Os microorganismos patogênicos, os genes de resistência a antibióticos (GRA) e os ácidos nucleicos patogênicos exógenos se escondem nos esgotos domésticos urbanos, nas águas residuais dos hospitais, nos efluentes industriais e nas redes de bacias hidrográficas.Estes "riscos invisíveis" constituem as questões essenciais da segurança do ambiente aquático e da prevenção e controlo da saúde pública.

Figura 1: Destino e vias de exposição potenciais dos vírus infecciosos no ciclo da água urbana Fonte: Wigginton K.R., et al. Emerging Investigators Series: A fonte e o destino dos vírus pandêmicos no ciclo da água urbana. 2015. (traduzido)

Como podemos "pescar" com precisão esses riscos invisíveis de matrizes complexas de águas residuais?

Os testes de águas residuais são intrinsecamente complexos.

Em primeiro lugar, os ácidos nucleicos alvo estão geralmente presentes em concentrações extremamente baixas.Particularmente nos estágios iniciais de surtos de doenças ou de contaminação inicial, as concentrações das moléculas alvo são frequentemente muito inferiores ao limite de detecção estável dos métodos tradicionais.

Em segundo lugar, as matrizes de amostragem de águas residuais são altamente complexas.e outros inibidores da PCR que reduzem a eficiência de amplificação, levando a resultados de ensaio tendenciosos.

Enquanto a PCR quantitativa em tempo real (qPCR) depende de curvas padrão para quantificação absoluta, a PCR digital (dPCR) divide a mistura de reação em dezenas de milhares de micro-reações independentes.Ao calcular a relação entre reações positivas e negativas usando estatísticas de Poisson, a dPCR obtém quantificação absoluta das moléculas de ácido nucleico alvo sem curvas padrão.

Aplicações típicas da PCR digital no ensaio de águas residuais

• Monitorização dos agentes patogénicos e alerta precoce epidemiológico:Os ácidos nucleicos virais humanos transportados nas águas residuais refletem o estado de infecção da comunidade.O dPCR monitora os ácidos nucleicos virais para fornecer suporte de dados para alertas de risco para a saúde públicaPor exemplo, durante epidemias virais, a detecção de fragmentos de ácido nucleico específicos do vírus nas águas residuais ajuda a avaliar as tendências de transmissão da comunidade,Mudança da estratégia de "teste passivo" para "alerta proativo". "

• Detecção de genes de resistência a antibióticos (ARG):A resistência aos antibióticos é um problema crítico de saúde pública mundial.Como um meio ambiental fundamental para a transmissão microbiana e a troca de genes, as águas residuais abrigam diversos genes de resistência.A PCR digital permite a quantificação precisa de ARGs de baixa abundância, fornecendo um apoio de dados fiáveis para a avaliação do tratamento das águas residuais e a análise do risco de resistência ambiental.

• Contaminação microbiana e avaliação da qualidade da água:Os métodos tradicionais de cultura são demorados e não podem abranger microorganismos não cultiváveis.tornando-o adequado para a monitorização de estações de tratamento de águas residuais, águas residuais industriais e massas de água ecológicas.

Para enfrentar desafios como alvos de baixa concentração, matrizes complexas e requisitos de alta precisão, a JLM-Lifetech fornece alta sensibilidade, alta estabilidade,e soluções dPCR de alta eficiência para testes moleculares ambientais utilizando uma tecnologia de chip microfluídico integrado todo-em-um.

Tecnologia básica: chip micro-fluídico integrado todo-em-um

Figura 2: Chipe microfluídica integrada todo-em-um

O sistema de PCR digital da JLM-Lifetech utiliza um design de chip microfluídico integrado inovador, combinando as vantagens da DPCR baseada em gotas e chip.Amplificação da PCR, e detecção de fluorescência em uma única plataforma, obtém um fluxo de trabalho fechado de "amostragem, resultado".

Uma vez carregadas, as amostras são conduzidas pelo sistema microfluídico para gerar uma camada única densa e uniforme de microgotas de matriz.A amplificação de PCR ocorre diretamente no chip sem operações de transferência de gotículasO controlo preciso da temperatura permite um rápido ciclo térmico, reduzindo significativamente o tempo de amplificação.

Em testes complexos de águas residuais, esta tecnologia garante a detecção fiável de alvos de baixa abundância através da uniformidade das gotas, do controlo preciso da temperatura e da prevenção da contaminação.

Vantagens adicionais do sistema de PCR digital da JLM-Lifetech:

• Sensibilidade de cópia única:Atinge um limite de detecção até ao nível de cópia única, superando eficazmente a baixa abundância alvo e a interferência de fundo complexa nas amostras de águas residuais.

• Capacidade avançada de multiplexagem:Expansão para além dos limites do canal de hardware para quantificar mais alvos em uma única reação, economizando amostras e reagentes enquanto reduz os tempos de resposta.

Figura 3: Usando o método de sonda TaqMan com canais FAM, HEX, ROX e Cy5 (configurados com 2, 2, 3 e 2 sondas, respectivamente), é estabelecido um sistema de dPCR de 9 plex.Gráficos 2D em seis combinações de canais demonstram uma resolução clara de gotículas positivas para cada alvo.

• Análise de imagem inteligente:Suporta o retrocesso visual das gotículas positivas para identificar e corrigir potenciais falsos positivos, aumentando a especificidade e precisão.

• Plataforma Aberta:Compatível com reagentes de terceiros, reduzindo os custos operacionais.

DiOne: Sistema totalmente automatizado tudo em um

• Transmissão:4 32 amostras/lotação

• Canais ópticos:4/5/6/7 canais

• Geração de gotículas:20,000 ¢ 25 000 gotas

Matriz digital: Gerador de Matriz de Microdropletas e Ciclador térmico + Leitor de Matriz de Microdropletas

• Gerador e ciclo térmico:1 32 amostras/lote, 20 000 30 000 gotas

• Leitor:3/4/5 canais, 1 ¢16 amostras/lotação

Desde a monitorização dos riscos ambientais até aos alertas precoces para a saúde pública e a detecção de patógenos até ao perfil dos genes de resistência, a vigilância das águas residuais está a entrar numa era molecular mais precisa e eficiente.O sistema de PCR digital da JLM-Lifetech traz alta sensibilidade, alta precisão e capacidades de testes moleculares automatizadas para monitoramento ambiental, capacitando os CDCs,Agências de protecção do ambiente, institutos de investigação, laboratórios de ensaios e setores ambientais.