自從今年年初美國首次爆發禽流感以來，衛生和農業專家一直在努力追蹤該病毒在奶牛群和數量不明的人類中傳播的零星路徑。對於大多數人來說，感染風險似乎仍然很低，但奶製品工人和其他直接接觸奶牛的人已經生病。加拿大的首例人類病例剛剛報告，是一名青少年，目前病情危重。為了更好地掌握這種令人不安的局面，科學家們正在採用一種過去非常有效的病原體追蹤工具：廢水監測。
在過去的幾周裡，主要分散在加利福尼亞州各地（包括洛杉磯、舊金山、薩克拉門託和聖何塞等城市）的幾個地點的廢水樣本，禽流感病毒 H5N1 的遺傳物質檢測呈陽性。疾病控制與預防中心的國家廢水監測系統報告稱，在截至 11 月 2 日的收集期內，加利福尼亞州有 14 個地點檢測到陽性。截至 11 月 13 日，在美國各地，由斯坦福大學和埃默裡大學研究人員運營的專案 WastewaterSCAN 監測的 15 個地點報告本月有陽性樣本。但 WastewaterSCAN 的聯合主任、斯坦福大學土木與環境工程師亞歷山德拉·博姆說，在廢水中發現 H5N1 物質並不一定意味著對人類健康構成風險。
分析通常由下水道糞便排放的微量病毒遺傳物質，可以提醒科學家和公共衛生專家注意社群感染可能增加。例如，廢水取樣已成為預測美國各地新冠病例的重要工具。但 H5N1 對動物和人類 population 的影響方式使確定來源和了解疾病風險變得複雜。H5N1 對家禽可能是致命的。牛通常會從發燒、脫水和牛奶產量下降等症狀中恢復，但獸醫和農民報告稱，在加利福尼亞州，牛的死亡率高於其他受影響的州。飲用感染奶牛生牛奶的貓可能會出現致命的神經系統症狀。目前人類病例尚未造成任何已知死亡（大多數人有類似流感的症狀，儘管有些人會發展為眼部感染），但美國境外過去的重大疫情已導致死亡。
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大眾科學與博姆談論了廢水中最新的禽流感檢測結果，以及科學家們如何利用這些資料來更好地追蹤和了解動物和人類的疾病流行率和暴露情況。
阿曼達·蒙塔內茲；來源：WastewaterSCAN
[以下是經過編輯的採訪記錄。]
WastewaterSCAN 何時開始追蹤 H5N1？
我們在德克薩斯州阿馬裡洛注意到一些非常不尋常的事情。[在 2024 年春季，]流感季節過後，我們在他們的廢水中發現了非常高水平的甲型流感 [感染人類的四種流感病毒型別之一] RNA 核酸。這令人驚訝，因為我們知道廢水中甲型流感與社群病例有關——但社群中病例不多，而且是在流感季節之後。然後我們也在新聞中聽到，他們在德克薩斯州同一地區發現了感染禽流感的牛。因此，我們與當地的汙水處理廠和公共衛生官員合作，對廢水進行了測試。我們發現，確實是 H5 [禽流感 A 型病毒的一個亞型] 在他們的廢物流中。我們確定，大部分 H5 來自牛奶加工廠合法排放到衛生下水道的物質。
然後，當我們在全國範圍內擴充套件 H5 檢測時，我們在一些地點發現了它，不久之後，在這些地點，奶牛被確定感染了[該病毒]。6 月，疾病預防控制中心實際上向各州傳送了備忘錄，要求他們嘗試測量廢水中的 H5，認識到測量結果有助於瞭解美國疫情的程度和持續時間。
廢水分析是否能夠追蹤到任何來源的病例？
我們不能總是排除是野生鳥類或家禽或人類，但總體而言，大量證據表明，大部分輸入可能來自牛奶。牛奶進入了消費者家中，人們將其倒入下水道中。我敢肯定你已經把牛奶倒進了水槽裡——我知道我倒過。它也來自獲得許可的運營場所，人們在那裡製作乳酪、酸奶或冰淇淋，他們可能會從含有禽流感核酸的牛奶產品開始製作。
我想強調的是，人們家中可能含有禽流感 RNA 的牛奶不具有傳染性，也不會威脅人類健康。這只是牛奶進入食物鏈的一個標誌，最初牛奶中含有病毒。它已被殺死，因為牛奶產品經過巴氏消毒——順便說一句，這就是為什麼現在真的不建議飲用生牛奶或食用生乳酪的原因。構成這些病毒基因組的 RNA 在廢水中非常穩定。即使在巴氏消毒後也很穩定。因此，您對生牛奶進行巴氏消毒，RNA 仍然以大致相同的濃度存在。
在廢水中檢測到它並不意味著對人類健康構成風險。它的意思是，附近仍然有受感染的牛，仍然需要做工作來識別這些牛，並將它們的產品從食物鏈中移除，這是負責疫情這一方面的官員的目標。
我們如何才能更好地確定病毒遺傳物質的來源並評估人類感染率？
這非常困難，因為從基因上講，病毒在[來源之間]沒有區別。我們不能說，“哦，人類的病毒會是這樣的，所以讓我們尋找它。”我們正在與公共衛生部門密切合作，這些部門在對陽性流感病例進行測序方面非常積極。如果我們開始在[更多]人身上看到它，我們可能會知道，因為我們會在廢水中看到差異。
我不想危言聳聽，因為目前感染 H5N1 的風險非常小，而且症狀確實很輕微。但我認為其中一個擔憂是，病毒可能會在即將到來的流感季節發生變異。感染[季節性流感]的人也可能感染 H5N1，然後它可能會產生一種可能更嚴重的新毒株。我們希望廢水資料以及人們和機構正在收集的所有其他資料，將共同幫助弄清發生了什麼，並更好地保護公眾健康。
您現在在監測中看到了哪些趨勢？
最近，加利福尼亞州的情況剛剛開始變得嚴重。加利福尼亞州的大量廢水樣本都呈陽性，即使在非常城市化的地區也是如此，例如灣區和洛杉磯。問題是：為什麼？在其中一些地點，實際上有一些小型企業用牛奶製作乳製品。但正如我之前提到的，另一種解釋只是牛奶產品的浪費。
廢水中 H5N1 水平與動物感染之間有何關聯？
我們將其視為附近牛感染禽流感的早期指標或同期指標。首次檢測是在德克薩斯州，我們看到在密歇根州進行了大量檢測一段時間，現在熱點是加利福尼亞州。作為科學家，我們將在未來分析所有這些。但有趣的是，廢水中 H5 的檢測與牛群被識別的時間相符，一旦得到控制，我們就停止看到它。
公共衛生官員正在使用這些資料來說：“好的，我們在這個地點得到了陽性結果。可能導致這種情況的不同來源是什麼？我們是否測試了所有向該下水道流域的行業提供牛奶產品的牛？我們是否清除了我們州所有受感染的牛群，因為現在我們在廢水中沒有得到任何陽性結果？”
科學家和官員還在如何掌握病例和傳播情況？
[美國農業部]和全國各地的不同實體正在從動物健康和食品安全的角度對此進行追蹤。因此，正在對牛群和牛奶產品進行檢測。還在對家禽進行檢測，然後對接觸受感染牛群和受感染家禽的工人進行檢測。在臨床方面，正在推動對流感陽性樣本進行測序，以瞭解它是哪種流感，作為一種安全保障，以檢視是否可能有人類中傳播的禽流感。到目前為止，病例發生在實際接觸受感染動物（在農場工作的人）以及可能在他們的一些家庭成員中。
追蹤 H5N1 與新冠或其他病原體有何不同或相似之處？
我們追蹤的所有其他病原體在概念上都與新冠相似，人類是[廢水中病原物質]的來源。我們知道廢水中病毒或真菌物質的出現與病例相符。禽流感是我們使用廢水追蹤主要不是來自人類來源（至少目前不是），但出於不同原因可能對人類健康產生影響的物質的第一個例子。這已成為廢水如何不僅可用於追蹤人類疾病，還可用於追蹤人畜共患病原體（影響動物的病原體）的一個非常好的案例研究。因此，我們現在正在考慮廢水還可以用於什麼。哪些其他種類的動物副產品最終會進入廢物流，其中可能包含傳染病的生物標誌物？H5 是我們的第一個例子，我確信還會有更多。