Des microorganismes pathogènes, des gènes de résistance aux antibiotiques (GRA) et des acides nucléiques pathogènes exogènes se cachent dans les eaux usées urbaines, les eaux usées des hôpitaux, les effluents industriels et les bassins versants.Ces "risques invisibles" constituent les principaux enjeux de la sécurité de l'environnement aquatique et de la prévention et du contrôle de la santé publique..

Figure 1: Le sort et les voies d'exposition potentielles des virus infectieux dans le cycle de l'eau urbaine Source: Wigginton K.R., et al. Emerging Investigators Series: La source et le sort des virus pandémiques dans le cycle de l'eau urbaine. 2015.

Comment " pêcher " avec précision ces risques invisibles provenant de matrices d'eaux usées complexes?

L'analyse des eaux usées est intrinsèquement complexe.

Tout d'abord, les acides nucléiques cibles sont généralement présents à des concentrations extrêmement faibles.Surtout dans les premiers stades d'une épidémie ou d'une contamination initiale., les concentrations de molécules cibles sont souvent bien inférieures à la limite de détection stable des méthodes traditionnelles.

Deuxièmement, les matrices d'échantillonnage des eaux usées sont très complexes.et autres inhibiteurs de la PCR qui réduisent l' efficacité d' amplification, conduisant à des résultats de test biaisés.

Alors que la PCR quantitative en temps réel (qPCR) repose sur des courbes standard pour la quantification absolue, la PCR numérique (dPCR) divise le mélange de réaction en dizaines de milliers de micro-réactions indépendantes.En calculant le rapport entre les réactions positives et négatives à l'aide des statistiques de Poisson, la dPCR obtient une quantification absolue des molécules d'acide nucléique cibles sans courbes standard.

Applications typiques de la PCR numérique dans les tests des eaux usées

• Surveillance des agents pathogènes et alerte précoce épidémiologique:Les acides nucléiques viraux humains transportés dans les eaux usées reflètent l'état d'infection de la communauté.Le dPCR surveille les acides nucléiques viraux pour fournir un support de données pour les avertissements sur les risques pour la santé publiquePar exemple, lors d'épidémies virales, la détection de fragments d'acide nucléique spécifiques au virus dans les eaux usées permet d'évaluer les tendances de transmission dans la communauté.Le changement de stratégie de "test passif" à "avertissement proactif". "

• Détection du gène de résistance aux antibiotiques (ARG):La résistance aux antibiotiques est un problème de santé publique mondial critique.La PCR numérique permet une quantification précise des ARG à faible abondance, fournissant un soutien fiable des données pour l'évaluation du traitement des eaux usées et l'analyse des risques de résistance environnementale.

• Contamination microbienne et évaluation de la qualité de l'eau:Les méthodes de culture traditionnelles prennent du temps et ne peuvent pas couvrir les microorganismes non cultivables.ce qui le rend bien adapté à la surveillance des stations de traitement des eaux usées, les eaux usées industrielles et les plans d'eau écologiques.

Pour relever des défis tels que des cibles de faible concentration, des matrices complexes et des exigences de précision élevées, JLM-Lifetech fournit une haute sensibilité, une grande stabilité,et des solutions dPCR à haut rendement pour les tests moléculaires environnementaux utilisant une technologie de puce microfluidique intégrée tout-en-un.

Technologie de base: puce microfluidique intégrée tout en un

Figure 2: puce microfluidique intégrée tout en un

Le système de PCR numérique de JLM-Lifetech utilise une conception innovante de puce microfluidique intégrée, combinant les avantages de la DPCR par gouttelettes et basée sur puce.Amplification par PCR, et la détection de la fluorescence sur une seule plateforme, il parvient à un "échantillonnage-in, résultat-out" enclos flux de travail.

Une fois chargés, les échantillons sont entraînés par le système microfluidique pour générer une couche unique dense et uniforme de microgrippelettes de matrice.L'amplification PCR se produit directement sur la puce sans opérations de transfert de gouttelettesUn contrôle précis de la température permet un cycle thermique rapide, ce qui réduit considérablement le temps d'amplification.

Dans les essais complexes sur les eaux usées, cette technologie garantit une détection fiable des cibles de faible abondance grâce à l'uniformité des gouttelettes, un contrôle précis de la température et une prévention de la contamination.

Autres avantages du système de PCR numérique JLM-Lifetech:

• Sensitivité à copie unique:Atteint une limite de détection jusqu'au niveau d'une seule copie, surmontant efficacement la faible abondance cible et les interférences de fond complexes dans les échantillons d'eaux usées.

• Capacité de multiplexage avancée:S'étend au-delà des limites du canal matériel pour quantifier plus de cibles dans une seule réaction, économisant des échantillons et des réactifs tout en réduisant les temps de traitement.

Figure 3: En utilisant la méthode de la sonde TaqMan avec les canaux FAM, HEX, ROX et Cy5 (configurés avec 2, 2, 3 et 2 sondes respectivement), un système dPCR à 9 plex est établi.Les graphiques 2D à travers six combinaisons de canaux démontrent une résolution claire des gouttelettes positives pour chaque cible.

• Une analyse d'image intelligente:Prend en charge le suivi visuel des gouttelettes positives pour identifier et corriger les faux positifs potentiels, améliorant la spécificité et l'exactitude.

• Plateforme ouverte:Compatible avec des réactifs tiers, réduisant les coûts opérationnels.

DiOne: système tout-en-un entièrement automatisé

• Le débit:32 échantillons par lot

• Les canaux optiques:4/5/6/7 chaînes

• Génération de gouttelettes:2025 000 gouttelettes

Matrice numérique: générateur de matrice à microdropulées et cycliste thermique + lecteur de matrice à microdropulées

• Générateur et cycle thermique:32 échantillons par lot, 20 000 à 30 000 gouttelettes

• Lecteur:3/4/5 canaux, 1 ¢16 échantillons par lot

De la surveillance des risques environnementaux aux alertes précoces en matière de santé publique, de la détection des agents pathogènes au profilage des gènes de résistance, la surveillance des eaux usées entre dans une ère moléculaire plus précise et plus efficace.Le système de PCR numérique de JLM-Lifetech apporte une haute sensibilité, une haute précision et des capacités de test moléculaire automatisées à la surveillance environnementale, permettant aux CDC,agences de protection de l'environnement, les instituts de recherche, les laboratoires d'essais et les secteurs environnementaux.