RU2743687C1 - Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis - Google Patents

Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis Download PDF

Info

Publication number
RU2743687C1
RU2743687C1 RU2020140957A RU2020140957A RU2743687C1 RU 2743687 C1 RU2743687 C1 RU 2743687C1 RU 2020140957 A RU2020140957 A RU 2020140957A RU 2020140957 A RU2020140957 A RU 2020140957A RU 2743687 C1 RU2743687 C1 RU 2743687C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
samples
wastewater
covid
pcr
cov
Prior art date
Application number
RU2020140957A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Полина Юрьевна Галицкая
Светлана Юрьевна Селивановская
Майя Анатольевна Рудакова
Камаля Октай кызы Карамова
Полина Александровна Курынцева
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Полина Юрьевна Галицкая
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ), Полина Юрьевна Галицкая filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority to RU2020140957A priority Critical patent/RU2743687C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743687C1 publication Critical patent/RU2743687C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/70Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses

Abstract

FIELD: virology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of virology. Disclosed is a method for monitoring COVID-19 morbidity. According to the method, it’s necessary to determine a correction factor (m) representing a lower limit for determining the morbidity rate and monitoring COVID-19 morbidity. To determine m, aliquots of fecal samples of patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 are taken and diluted with model wastewater to obtain samples № 1 .... No p. Samples № 1 .... No p undergo a serial dilution until the lower limit of determination of the real-time RT-PCR method is reached. After that the arithmetic mean value of the maximum degrees of dilution is averaged and calculated. The correction factor m is defined as the ratio of 100 to the arithmetic mean. RNA is isolated from wastewater samples with the purpose of monitoring. The samples are analyzed for the presence of SARS-CoV-2 viral particles. If the result is negative, the morbidity rate is 0%. If the result is positive, serial dilutions of wastewater samples are prepared until the lower limit of determination of the real-time RT-PCR method is reached. After that the maximum degree of dilution of wastewater (k) is determined. The value ​​of the morbidity rate of COVID-19 (N,%) is calculated in accordance with the formula N = k * m.
EFFECT: improved accuracy of results and reduced duration of sample analysis.
1 cl, 2 ex, 5 dwg

Description

Заявленное изобретение относится к вирусологии, а также к способам измерения или испытания, использующим ферменты или микроорганизмы для мониторинга заболеваемости COVID-19 с использованием анализа сточных вод.The claimed invention relates to virology as well as measuring or testing methods using enzymes or microorganisms to monitor the incidence of COVID-19 using wastewater analysis.

На дату подачи настоящей заявки количество зарегистрированных случаев COVID-19 в мире растет, а некоторые страны сообщают о второй волне пандемии. Поэтому для принятия управленческих решений в затронутых пандемией странах, регионах и муниципалитетах необходима точная и актуальная информация об эпидемиологической ситуации. Для тестирования наличия заболевания вирусом COVID-19 на данный момент применяется целый комплекс методов, основанных на определении вирусных частиц в биологических жидкостях и тканях организма, например в слюне, мазке из носа, носоглотки и / или ротоглотки, в воде бронхиального лаважа, полученной с помощью фибробронхоскопии (бронхоальвеолярный лаваж), носоглоточного аспирата, мокроты, биопсии или аутопсии легких, цельной крови, сыворотки или антител в крови не может дать релевантную информацию о количестве заболевших COVID-19 в сообществе, поскольку одновременное тестирование всего сообщества технически невозможно, информация, полученная при тестировании определенных групп, не является оперативной, к тому же массовое тестирование предполагает существенные материальные затраты, трудности при отборе, доставке и хранении образцов.As of the filing date of this application, the number of reported cases of COVID-19 in the world is growing, and some countries are reporting a second wave of the pandemic. Therefore, to make management decisions in the countries, regions and municipalities affected by the pandemic, accurate and up-to-date information about the epidemiological situation is required. To test for the presence of a disease with the COVID-19 virus, a whole range of methods is currently used based on the determination of viral particles in biological fluids and body tissues, for example, in saliva, a swab from the nose, nasopharynx and / or oropharynx, in bronchial lavage water obtained using fibrobronchoscopy (bronchoalveolar lavage), nasopharyngeal aspirate, sputum, lung biopsy or autopsy, whole blood, serum or antibodies in the blood cannot provide relevant information on the number of COVID-19 cases in the community, since simultaneous testing of the entire community is technically impossible, information obtained from testing of certain groups is not operational, besides, mass testing involves significant material costs, difficulties in the selection, delivery and storage of samples.

Далее в тексте заявителем приведены термины, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.Further in the text, the applicant provides the terms that are necessary to facilitate an unambiguous understanding of the essence of the declared materials and to exclude contradictions and / or controversial interpretations when performing an examination on the merits.

COVID-19 - потенциально тяжёлая острая респираторная инфекция, вызываемая коронавирусом SARS-CoV-2COVID-19 is a potentially severe acute respiratory infection caused by the SARS-CoV-2 coronavirus

SARS-CoV-2 - оболочечный одноцепочный РНК-вирус, относящийся к роду Betacoronavirus, подроду Sarbecovirus, вызывающий опасное инфекционное заболевание - COVID-19SARS-CoV-2 is an enveloped single-stranded RNA virus belonging to the genus Betacoronavirus, subgenus Sarbecovirus, causing a dangerous infectious disease - COVID-19

SARS-CoV-2-положительный – например, проба, анализ, разведение, для которых установлено наличие вирусных частиц SARS-CoV- 2 методом ОТ-ПРЦ-РВ.SARS-CoV-2 positive - for example, a sample, analysis, dilution, for which the presence of SARS-CoV-2 viral particles has been established by the RT-PRC-RT method.

SARS-CoV-2-отрицательный – например, проба, анализ, разведение, для которых не установлено наличие вирусных частиц SARS-CoV- 2 методом ОТ-ПРЦ-РВ.SARS-CoV-2-negative - for example, a sample, analysis, dilution, for which the presence of SARS-CoV-2 viral particles has not been established by the RT-PRC-RT method.

ПЦР - метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе).PCR is a molecular biology method that allows a significant increase in small concentrations of certain fragments of nucleic acid (DNA) in a biological material (sample).

ПЦР-РВ - полимеразная цепная реакция в реальном времени (или количественная ПЦР) представляющая собой лабораторный метод, основанный на методе ПЦР, позволяющий определять не только присутствие целевой нуклеотидной последовательности в образце, но и измерять количество её копий.RT-PCR - real-time polymerase chain reaction (or quantitative PCR), which is a laboratory method based on the PCR method, which allows to determine not only the presence of a target nucleotide sequence in a sample, but also to measure the number of its copies.

ОТ-ПЦР-РВ – метод одностадийной реакции обратной транскрипции, совмещённой полимеразная цепная реакция в реальном времени, позволяющий амплифицировать специфический фрагмент рибонуклеиновой кислоты (РНК) и измерять количество её копий.RT-PCR-RT is a method of one-step reverse transcription reaction, combined polymerase chain reaction in real time, which allows to amplify a specific fragment of ribonucleic acid (RNA) and measure the number of its copies.

Разведение - суспензии или растворы, полученные путем смешивания определенного объема исходного образца с кратным объемом разбавителя.Dilution - suspensions or solutions obtained by mixing a certain volume of the original sample with a multiple volume of the diluent.

Серийные разведения - суспензии или растворы, полученные путем смешивания определенного объема исходной суспензии с кратным объемом разбавителя и повторения этой процедуры до тех пор, пока не будет получена серия кратных разведений, пригодных для дальнейшего анализаSerial dilutions - suspensions or solutions obtained by mixing a certain volume of the initial suspension with a multiple volume of the diluent and repeating this procedure until a series of multiple dilutions is obtained, suitable for further analysis

Наименьшее разведение – наименьшее разведение сточных вод, в которых любыми сертифицированными методами детектируется наличие вирусных частиц SARS-CoV-2. Smallest dilution - the smallest dilution of wastewater in which the presence of SARS-CoV-2 viral particles is detected by any certified method.

Алгоритм разведения сточных вод – разработанная последовательность действий по приготовлению серийных разведений образцов Wastewater dilution algorithm - a developed sequence of actions for the preparation of serial dilutions of samples

Коммерческий набор – готовый к использованию сертифицированный набор, включающий в себя все реактивы, расходные материалы, инструкцию для проведения работ, для которых предназначен данный коммерческий набор. Commercial kit is a ready-to-use certified kit that includes all reagents, consumables, instructions for carrying out the work for which this commercial kit is intended.

Уровень заболеваемости COVID-19 – доля населения на данной территории, заболевшего COVID-19, вызванного, вирусом SARS-CoV-2, выраженная в процентах от общей численности населения, проживающего на данной территории The incidence rate of COVID-19 is the proportion of the population in a given area that is infected with COVID-19 caused by the SARS-CoV-2 virus, expressed as a percentage of the total population living in the area

Нижний предел определения - низшее значение, которое позволяет определить метод, используемый для анализа. The lower limit of detection is the lowest value that allows you to determine the method used for the analysis.

Поправочный коэффициент - нижний предел определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ. Correction factor is the lower limit of morbidity determination using selected commercial RNA extraction and RT-PCR-RT kits.

Экскременты – фекалии и моча человека. Excrement - human feces and urine.

COVID-19 вызывается вирусными частицами SARS-CoV-2, характеризуется длительным инкубационным периодом и различным течением заболевания – от тяжелого до бессимптомного. COVID-19 is caused by SARS-CoV-2 viral particles, characterized by a long incubation period and various course of the disease, from severe to asymptomatic.

На дату подачи настоящей заявки основным мониторинга эпидемиологической ситуации по COVID-19 в мире является тестирование пациентов с характерным набором симптомов с использованием метода ПЦР и статистический анализ полученных результатов. As of the filing date of this application, the main monitoring of the COVID-19 epidemiological situation in the world is testing patients with a characteristic set of symptoms using the PCR method and statistical analysis of the results.

Диагностика методом ПЦР основана на определении последовательности РНК SARS-CоV-2, кодирующей ген N, ген E, ген Orf1ab, ген RdRp или фрагменты этих генов. В диагностических лабораториях на дау представления заявочных материалов для диагностики COVID-19 методом ПЦР в основном используют коммерческие наборы, например, TaqMan 2019-nCoV Assay Kit v1 (Thermo Fisher Scientific, США), Coronavirus (COVID-19) CE IVD (Primerdesign Ltd, Великобритания), GSD NovaPrime® SARS-CoV-2 (COVID-19) (Gold Standard Diagnostics Corp, USA), Labotaq SL, (Испания); Biosan, (Латвия); GeneProod, (Чешская Республика), которые доступны по всему миру и упрощают процедуру анализа.Diagnostics by PCR is based on determining the sequence of SARS-CoV-2 RNA encoding gene N, gene E, Orf1ab gene, RdRp gene or fragments of these genes. In diagnostic laboratories at Dhow submission of application materials for the diagnosis of COVID-19 by PCR, commercial kits are mainly used, for example, TaqMan 2019-nCoV Assay Kit v1 (Thermo Fisher Scientific, USA), Coronavirus (COVID-19) CE IVD (Primerdesign Ltd, UK), GSD NovaPrime® SARS-CoV-2 (COVID-19) (Gold Standard Diagnostics Corp, USA), Labotaq SL, (Spain); Biosan, (Latvia); GeneProod, (Czech Republic), which are available worldwide and simplify the analysis procedure.

В России разработан коммерческий набор реагентов «ПЦР-РВ-2019-nCov», основанный на обнаружении фрагментов гена Orf1ab, который официально зарегистрирован и используется в лабораторных условиях [https://www.syntol.ru/catalog/nabory-reagentov-dlya-ptsr-v-realnom-vremeni/nabor-reagentov-ptsr-rv-2019-ncov.html]. A commercial set of reagents PCR-RV-2019-nCov has been developed in Russia, based on the detection of fragments of the Orf1ab gene, which is officially registered and used in laboratory conditions [https://www.syntol.ru/catalog/nabory-reagentov-dlya- ptsr-v-realnom-vremeni / nabor-reagentov-ptsr-rv-2019-ncov.html].

Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение, демонстрирующее применение методов ПЦР для диагностики заболевания COVID-19 по патенту РФ 2731390 «Тест-система и способ для выявления РНК вирусных частиц коронавируса SARS-COV-2, вируса - возбудителя коронавирусного заболевания 2019 COVID-19, методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (Варианты)». Сущностью является тест-система для обнаружения РНК вируса SARS-CoV-2 путем проведения полимеразной цепной реакции в реальном времени, включающая праймер SBT0017, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-GCTGGCACAGACTTAGAAGGT-3', праймер SBT0018, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-AGCAGCGTACAACCAAGCTAA-3', и зонд SBT0019, имеющий последовательность 5'-GTTGACAGGCAAACAGCACAAGCAGCTG-3', а также для положительного контроля прохождения всех этапов анализа, включающая специфичные к гену домашнего хозяйства человека GAPDH праймер SBT0014, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-TCCAAAATCAAGTGGGGCGA-3', праймер SBT0015, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-TGATGACCCTTTTGGCTCCC-3', и зонд SBT0016, имеющий последовательность 5'-CGTCTTCACCACCATGGAGAAGGCTG-3', или включающая специфичные к гену домашнего хозяйства человека ACTB праймер SBT0011, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-CGTCTTCCCCTCCATCGTG-3', праймер SBT0012, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-AGGGTGAGGATGCCTCTCTT-3', и зонд SBT0013, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-GATGGTGGGCATGGGTCAGAAGGATTC-3'. (Вариант 1).From the investigated state of the art, the applicant identified an invention demonstrating the use of PCR methods for diagnosing COVID-19 disease under RF patent 2731390 "Test system and method for detecting RNA of viral particles of SARS-COV-2 coronavirus, virus - the causative agent of 2019 COVID-19 coronavirus disease, by the method of polymerase chain reaction in real time (Variants) ". The essence is a test system for detecting the RNA of the SARS-CoV-2 virus by carrying out a polymerase chain reaction in real time, comprising a primer SBT0017 having a nucleotide sequence 5'-GCTGGCACAGACTTAGAAGGT-3 ', a primer SBT0018 having a nucleotide sequence 5'-AGCAGCAGTACA ', and a probe SBT0019 having the sequence 5'-GTTGACAGGCAAACAGCACAAGCAGCTG-3', as well as for positive control of the passage of all stages of the assay, including the primer SBT0014 specific to the human housekeeping gene GAPDH having the nucleotide sequence 5'-TCCAAAATCAAG primer-SBTG ' having the nucleotide sequence 5'-TGATGACCCTTTTGGCTCCC-3 'and the SBT0016 probe having the sequence 5'-CGTCTTCACCACCATGGAGAAGGCTG-3', or comprising the human housekeeping gene specific ACTCCB primer SBT0011 having the nucleotide CGTCT sequence 5'-CGTCT ' SBT0012 having the nucleotide sequence 5'-AGGGTGAGGA TGCCTCTCTT-3 ', and probe SBT0013 having the nucleotide sequence 5'-GATGGTGGGCATGGGTCAGAAGGATTC-3'. (Option 1).

Тест-система для обнаружения РНК вируса SARS-CoV-2 путем проведения полимеразной цепной реакции в реальном времени, включающая праймер SBT003, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-GTTCGCATTCAACCAGGACAG-3', праймер SBT004, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-ACCTTCTAAGTCTGTGCCAGC-3', и зонд SBT0026, имеющий последовательность 5'-CTGGTGTTTACCAATGTGCTATGAGGCCC-3', а также для положительного контроля прохождения всех этапов анализа включающая специфичные к гену домашнего хозяйства человека GAPDH праймер SBT0014, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-TCCAAAATCAAGTGGGGCGA-3', праймер SBT0015, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-TGATGACCCTTTTGGCTCCC-3', и зонд SBT0016, имеющий последовательность 5'-CGTCTTCACCACCATGGAGAAGGCTG-3', или включающая специфичные к гену домашнего хозяйства человека ACTB праймер SBT0011, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-CGTCTTCCCCTCCATCGTG-3', праймер SBT0012, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-AGGGTGAGGATGCCTCTCTT-3', и зонд SBT0013, имеющий нуклеотидную последовательность 5'-GATGGTGGGCATGGGTCAGAAGGATTC-3'. (Вариант 2).A test system for detecting SARS-CoV-2 virus RNA by real-time polymerase chain reaction, comprising primer SBT003 having a nucleotide sequence 5'-GTTCGCATTCAACCAGGACAG-3 ', primer SBT004 having a nucleotide sequence 5'-ACCTTCTAAGCTGTGCC, and probe SBT0026, having the sequence 5'-CTGGTGTTTACCAATGTGCTATGAGGCCC-3 ', as well as for positive control of the passage of all stages of the analysis, including the specific to the human housekeeping gene GAPDH primer SBT0014 having the nucleotide sequence 5'-TCCAAAATCA, nucleotide sequence SBTG' sequence 5'-TGATGACCCTTTTGGCTCCC-3 ', and probe SBT0016 having the sequence 5'-CGTCTTCACCACCATGGAGAAGGCTG-3', or including the human housekeeping gene specific ACTB primer SBT0011, having the nucleotide sequence 5'-CGTCC-3 ' nucleotide sequence 5'-AGGGTGAGGATGCCTCTCTT-3 ', and probe SBT0013 having the nucleotide sequence 5'-GATGGTGGGCATGGGTCAGAAGGATTC-3 '. (Option 2).

Способ выявления РНК вируса SARS-CoV-2, включающий выделение РНК из биологического материала, синтез кДНК и проведение ПЦР-РВ, отличающийся тем, что синтез кДНК проводят при 45єС в течение 30 минут, после чего MMLV ревертазу инактивируют прогреванием при 95 єС в течение от 2 до 5 минут, далее полученную кДНК амплифицируют в ПЦР-РВ с участием специфичной к вирусному гену 3CLpro тест-системы по п. 1 или 2, причем в качестве контроля в той же или параллельной, но с тем же образцом, реакции амплифицируется кДНК гена домашнего хозяйства GAPDH с участием пары праймеров и зонда или кДНК гена домашнего хозяйства ACTB с участием пары праймеров и зонда, при этом температурный режим ПЦР-РВ включает следующие этапы: прогревание при 95 єС в течение от 2 до 5 минут, совмещенное с инактивацией MMLV ревертазы, и от 45 до 49 циклов амплификации 95 єС – от 5 до 15 с, 55 єС – от 20 с до 1 мин, а детекцию флуоресценции проводят в ходе каждого цикла при температуре 55 єС по каналам HEX/VIC для вирусной последовательности и FAM для последовательности гена домашнего хозяйства, при этом результаты интерпретируют на основании появления характерной кинетической кривой и ее пересечения с пороговой линией.A method for detecting the RNA of the SARS-CoV-2 virus, including the isolation of RNA from biological material, the synthesis of cDNA and the PCR-RT, characterized in that the synthesis of cDNA is carried out at 45 ° C for 30 minutes, after which MMLV revertase is inactivated by heating at 95 ° C for from 2 to 5 minutes, then the obtained cDNA is amplified in RT-PCR with the participation of a test system specific to the viral gene 3CLpro according to claim 1 or 2, and as a control in the same or parallel, but with the same sample, cDNA is amplified housekeeping gene GAPDH with the participation of a pair of primers and a probe or cDNA of the housekeeping gene ACTB with the participation of a pair of primers and a probe, while the RT-PCR temperature regime includes the following stages: heating at 95 ° C for 2 to 5 minutes, combined with inactivation of MMLV revertase, and from 45 to 49 amplification cycles 95 єС - from 5 to 15 s, 55 єС - from 20 s to 1 min, and fluorescence detection is carried out during each cycle at a temperature of 55 єС via HEX / VIC channels for viral infection and FAM for the housekeeping gene sequence, with the results interpreted based on the appearance of a characteristic kinetic curve and its intersection with the threshold line.

Известное техническое решение использовано в заявленном техническом решении в качестве инструмента выявления наличия РНК вирусных частиц SARS-CoV-2.The known technical solution is used in the claimed technical solution as a tool for detecting the presence of RNA virus particles SARS-CoV-2.

Известны методы мониторинга эпидемиологической ситуации COVID-19, которые включают данные о количестве заболевших на основании анализа клинической картины заболевания пациента медицинскими работниками и поставленного диагноза. Среди диагностических признаков выделяют группы симптомов: распространенные - лихорадка, сухой кашель, усталость, менее распространенные - боль в горле, диарея, конъюнктивит, головная боль, потеря вкуса или запаха, кожная сыпь или изменение цвета пальцев рук или ног, и редкие, обычно наблюдаемые в тяжелых случаях - затрудненное дыхание или одышка, боль или давление в груди, потеря речи или движения [Coronavirus Disease (COVID-19) Situation Reports…; La Rosa et al., 2020; Mao et al., 2020]. На основании поставленных таких методом диагнозов и диагнозов, установленных методом ПЦР, проводится статистический анализ данных и устанавливается уровень заболеваемости, что позволяет отслеживать эпидемиологическую ситуацию.There are known methods for monitoring the epidemiological situation of COVID-19, which include data on the number of cases based on the analysis of the clinical picture of the patient's disease by medical workers and the diagnosis. Among the diagnostic signs, groups of symptoms are distinguished: common - fever, dry cough, fatigue, less common - sore throat, diarrhea, conjunctivitis, headache, loss of taste or smell, skin rash or discoloration of fingers or toes, and rare, usually observed in severe cases, shortness of breath or shortness of breath, chest pain or pressure, loss of speech or movement [Coronavirus Disease (COVID-19) Situation Reports…; La Rosa et al., 2020; Mao et al., 2020]. Based on the diagnoses made by such a method and diagnoses established by the PCR method, a statistical analysis of the data is carried out and the level of morbidity is established, which makes it possible to track the epidemiological situation.

Общим недостатками известных методов является то, что они позволяют оценить уровень заболеваемости только для части населения, обратившегося за медицинской помощью в связи с развитием симптомов. A common disadvantage of the known methods is that they make it possible to estimate the incidence rate for only a part of the population who sought medical help due to the development of symptoms.

Соответственно, метод, основанный на анализе клинической картины пациента, не позволяет в принципе установить количество бессимптомных больных. И пул данных о заболеваемости на основе тестов ПЦР в рамках такого подхода также в большей степени содержит данные о людях с выраженными симптомами. Accordingly, the method based on the analysis of the patient's clinical picture does not allow, in principle, to establish the number of asymptomatic patients. And the PCR-based morbidity pool under this approach also contains more data on symptomatic people.

При этом, у 18-31% людей болезнь протекает бессимптомно (Haramoto. et al., 2020). Применение массовой диагностики при помощи метода ПЦР могло бы компенсировать приведенные недостатки, но проведение массовых тестов для большого количества людей связано с огромными затратами ресурсов, включая материальные, и времени. Moreover, in 18-31% of people, the disease is asymptomatic (Haramoto. Et al., 2020). The use of mass diagnostics using the PCR method could compensate for the above disadvantages, but conducting mass tests for a large number of people is associated with a huge cost of resources, including material, and time.

К тому же в режиме массового тестирования диагностические лаборатории оказываются перегруженными, что помимо прочего приводит к увеличению сроков выполнения анализов. In addition, in the mode of mass testing, diagnostic laboratories are overloaded, which, among other things, leads to an increase in the time for performing analyzes.

Соответственно, при мониторинге эпидемиологической ситуации данные о результатах анализов предоставляются несвоевременно, что приводит к понижению эффективности и оперативности мониторинга. Accordingly, when monitoring the epidemiological situation, data on the test results are not provided in a timely manner, which leads to a decrease in the effectiveness and efficiency of monitoring.

Указанные недостатки приводят к искажению и недостоверности результатов мониторинга эпидемиологической ситуации и, как следствие, не могут рассматриваться как основа для принятия адекватных ситуации управленческих решений. These shortcomings lead to distortion and unreliability of the results of monitoring the epidemiological situation and, as a result, cannot be considered as the basis for making management decisions adequate to the situation.

Альтернативой массовому тестированию населения является анализ сточных вод на содержание вирусных частиц SARS-CoV-2. Известно, что источником вирусных частиц в сточных водах являются экскременты заболевших людей (Wu et al., 2020; Wurtzer et al., 2020; Medema et al., 2020; Ahmed et al., 2020; Haramoto. et al., 2020).An alternative to mass testing of the population is the analysis of wastewater for the content of SARS-CoV-2 viral particles. It is known that the source of viral particles in wastewater is the excrement of sick people (Wu et al., 2020; Wurtzer et al., 2020; Medema et al., 2020; Ahmed et al., 2020; Haramoto. Et al., 2020) ...

Способ мониторинга, построенный на анализе сточных вод по содержанию биомаркеров (психоактивных веществ, гормонов, токсикантов, вирусных частиц, патогенных бактерий, антибиотиков и антибиотикоустойчивых бактерий) активно применяется в практике и называется «wastewater based epidemiology» или “эпидемиология сточных вод” (WBE). A monitoring method based on the analysis of wastewater by the content of biomarkers (psychoactive substances, hormones, toxicants, viral particles, pathogenic bacteria, antibiotics and antibiotic-resistant bacteria) is actively used in practice and is called "wastewater based epidemiology" or "wastewater epidemiology" (WBE) ...

Такой подход нашел свое применение на территории Китая для контроля оборота наркотиков (Мао и др., 2020), для контроля распространения антибиотикорезистентности у бактерий в Европейских странах, США и Австралии (Sims and Kasprzyk-Hordern, 2020). Благодаря использованию современных методов аналитической химии и молекулярной биологии, включающие методы ПЦР, такой способ характеризуется высокой специфичностью по отношению к биомаркеру. This approach has found its application in China to control drug trafficking (Mao et al., 2020), to control the spread of antibiotic resistance in bacteria in European countries, the United States and Australia (Sims and Kasprzyk-Hordern, 2020). Thanks to the use of modern methods of analytical chemistry and molecular biology, including PCR methods, this method is characterized by high specificity in relation to the biomarker.

Соответственно, способ анализа сточных вод на содержание вирусных частиц SARS-CoV-2 является одним из вариантов WBE. Преимущества способа WBE состоит в его масштабируемости и практическом отсутствии ограничений по объему тестируемой выборки, поскольку для получения информации о количестве заболевших необходимо правильно организовать отбор проб сточных вод на выбранном уровне сообщества – начиная от отдельного многоэтажного дома, заканчивая городом или регионом. WBE позволяет проводить мониторинг населения “в реальном времени”, поскольку в зависимости от типа биомаркера время получения результатов составляет от нескольких минут до максимум двух суток (Sims and Kasprzyk-Hordern, 2020). Accordingly, a method for analyzing wastewater for the content of SARS-CoV-2 viral particles is one of the WBE options. The advantages of the WBE method lie in its scalability and the virtual absence of restrictions on the size of the tested sample, since in order to obtain information on the number of cases, it is necessary to correctly organize the collection of wastewater samples at the selected community level - from an individual multi-storey building to a city or region. The WBE allows for “real-time” monitoring of the population because, depending on the type of biomarker, the time to obtain results ranges from a few minutes to a maximum of two days (Sims and Kasprzyk-Hordern, 2020).

Соответственно, способ WBE позволяет получать оперативную информацию об эпидемиологической ситуации, в том числе для больших выборок («Вода, санитария, гигиена и удаление отходов для SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19»; Мао и др., 2020). Accordingly, the WBE method allows obtaining operational information about the epidemiological situation, including for large samples ("Water, sanitation, hygiene and waste disposal for SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19"; Mao et al., 2020) ...

Дополнительные преимущества связаны с отсутствием необходимости организовывать массовые тестирования людей, соответственно, обеспечивать безопасность большого количество медицинского персонала, повышать нагрузку на диагностические лаборатории, зависеть от менталитета и сознательности населения. Additional advantages are associated with the absence of the need to organize mass testing of people, respectively, to ensure the safety of a large number of medical personnel, increase the burden on diagnostic laboratories, and depend on the mentality and consciousness of the population.

Благодаря указанным преимуществам, существенно снижается стоимость и повышается точность мониторинга, в том числе за счет получения информации о бессимптомных больных. При этом показано, что вирусные частицы SARS-CoV-2 присутствуют в кале инфицированных людей, в том числе в случае бессимптомного течения заболевания, в количестве до 1010 копий/г (Wu et al., 2020; La Rosa et al., 2020; Kitajima et al., 2020), что оказывается достаточным для определения их методом ПЦР (Mao et al., 2020) в экскрементах больного человека COVID-19. На этом уровне достоверность, точность и специфичность проводимых тестов не уступает традиционным методикам, например, анализу при помощи ПЦР мазка из зева (Kitajima et al., 2020). Thanks to these advantages, the cost and the accuracy of monitoring are significantly reduced, including by obtaining information about asymptomatic patients. At the same time, it was shown that SARS-CoV-2 viral particles are present in the feces of infected people, including in the case of an asymptomatic course of the disease, in an amount of up to 10 10 copies / g (Wu et al., 2020; La Rosa et al., 2020 ; Kitajima et al., 2020), which is sufficient for their determination by PCR (Mao et al., 2020) in the feces of a sick person with COVID-19. At this level, the reliability, accuracy and specificity of the tests carried out are not inferior to traditional methods, for example, analysis using a pharyngeal swab by PCR (Kitajima et al., 2020).

Более того, известно, что в сточных водах населенных пунктов с наличием инфицированного населения также обнаруживают вирусные частицы, при этом считается, что преимущества этого подхода позволяют определить наличие вирусных частиц SARS-CoV-2, если уровень заболеваемости тестируемого населения превышает 0,03% (Ahmed et al., 2020). Moreover, it is known that virus particles are also detected in wastewater from settlements with an infected population, and it is believed that the advantages of this approach allow determining the presence of SARS-CoV-2 viral particles if the incidence of the tested population exceeds 0.03% ( Ahmed et al., 2020).

Так, например, вирусные частицы SARS-CoV-2 были обнаружены в сточных водах в Нидерландах, США, Австралии и Италии, даже до момента регистрации первого случая заболевания COVID-19 на исследованной территории (Wu et al., 2020; Medema et al., 2020; Ahmed et al., 2020; La Rosa et al., 2020). For example, SARS-CoV-2 viral particles were detected in wastewater in the Netherlands, USA, Australia and Italy, even before the first case of COVID-19 was recorded in the study area (Wu et al., 2020; Medema et al. , 2020; Ahmed et al., 2020; La Rosa et al., 2020).

Несмотря на естественное снижение количества вирусных частиц в сточных водах по сравнению с их количеством в экскрементах больного COVID-19 человека, установлено, что количество вирусных частиц в сточных водах составляет 102-104 копий/л (Wu et al., 2020; Wurtzer et al., 2020; Medema et al., 2020; Ahmed et al., 2020; Haramoto. et al., 2020). Despite the natural decrease in the amount of viral particles in wastewater compared to their amount in the excrement of a patient with COVID-19, it was found that the amount of viral particles in wastewater is 10 2 -10 4 copies / l (Wu et al., 2020; Wurtzer et al., 2020; Medema et al., 2020; Ahmed et al., 2020; Haramoto. et al., 2020).

Соотношение количества вирусных частиц в сточных водах и в экскрементах больного COVID-19 является основой для определения уровня заболеваемости в рамках WBE- способа.The ratio of the number of viral particles in the wastewater and in the excrement of a patient with COVID-19 is the basis for determining the incidence rate in the WBE method.

Источником, который выбран заявителем в качестве прототипа, является техническое решение реализации WBE-способа для определения количества инфицированных COVID-19 является публикация «First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: A proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community» («Первое подтвержденное обнаружение SARS-CoV-2 в неочищенных сточных водах в Австралии: подтверждение концепции надзора за сточными водами COVID-19 в сообществе») (авторы Warish Ahmed и др.) [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720322816]. Сущностью прототипа является количественное определение SARS-CoV-2 в сточных водах, которое дает возможность отслеживать количество инфицированных людей с помощью WBE-способа. В прототипе РНК SARS-CoV-2 была сконцентрирована и выделена из пробы сточных вод с очистных сооружений в Австралии, количество копии вирусной РНК было подсчитано с использованием ОТ-ПЦР-РВ. На основе установленного количества РНК SARS-CoV-2 в сточных водах и известных из уровня техники данных о количестве РНК SARS-CoV-2 в экскрементах людей, инфицированных COVID-19, было установлено количество людей, инфицированных COVID-19, проживающих в тестируемой области, и чьи бытовые стоки собираются на очистных сооружениях в тестируемой области. Учитывая информацию о характере распределения случаев заболевания COVID-19 и проведя моделирование при помощи метода Монте-Карло, авторы прототипа смогли оценить средний диапазон количества инфицированных людей 171-1090 чел. при населенности тестируемой области 600 000 чел. В результате сравнения полученных данных с данными официальной статистики по уровню заболеваемости в регионе, в которую входит тестируемая область, авторы прототипа делают вывод о хорошем соответствии с клиническими наблюдениями. Расчет уровня заболеваемости производится по формуле:The source chosen by the applicant as a prototype is a technical solution for the implementation of the WBE method for determining the number of infected COVID-19 is the publication "First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: A proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community "(" First Confirmed Detection of SARS-CoV-2 in Raw Wastewater in Australia: Proof of Concept for COVID-19 Wastewater Surveillance in the Community ") (by Warish Ahmed et al.) [Https: // www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720322816]. The essence of the prototype is the quantitative determination of SARS-CoV-2 in wastewater, which makes it possible to track the number of infected people using the WBE method. In the prototype SARS-CoV-2 RNA was concentrated and isolated from a wastewater sample from a sewage treatment plant in Australia, the amount of viral RNA copy was counted using RT-PCR-RT. Based on the established amount of SARS-CoV-2 RNA in wastewater and prior art data on the amount of SARS-CoV-2 RNA in the feces of people infected with COVID-19, the number of people infected with COVID-19 living in the test area was determined. , and whose domestic wastewater is collected at a treatment plant in the tested area. Given the information on the distribution of COVID-19 cases and modeling using the Monte Carlo method, the prototype authors were able to estimate the average range of the number of infected people 171-1090 people. when the population of the tested area is 600,000 people. As a result of comparing the data obtained with the official statistics on the incidence rate in the region, which includes the tested region, the authors of the prototype conclude that it is in good agreement with clinical observations. The incidence rate is calculated using the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, нижний предел определения для способа прототипа составляет 0,03%, что позволяет авторам сделать вывод о применимости предложенного ими WBE-способа для мониторинга эпидемиологической ситуации по COVID-19. Thus, the lower limit of detection for the prototype method is 0.03%, which allows the authors to draw a conclusion about the applicability of their proposed WBE method for monitoring the epidemiological situation of COVID-19.

Прототип описывает следующую последовательность действий по WBE:The prototype describes the following sequence of actions for the WBE:

− проводят отбор неочищенных сточных вод;- carry out the selection of untreated wastewater;

− проводят концентрирование образцов сточных вод;- Concentration of wastewater samples is carried out;

− проводят выделение РНК;- carry out the isolation of RNA;

− проводят анализ проб на наличие РНК вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью тестов на основе ПЦР с введением внешнего контроля - Oncorhynchus keta (104 ед./реакцию);- samples are analyzed for the presence of RNA of SARS-CoV-2 viral particles using PCR-based tests with the introduction of an external control - Oncorhynchus keta (10 4 units / reaction);

− в случае положительного результата на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 проводят оценку распространенности инфекции, с учетом результатов моделирования, выполненного в Oracle Crystal Ball (версия 11.1.2.4.600, Редвуд-Сити, Калифорния).- in the case of a positive result for the presence of SARS-CoV-2 viral particles, the prevalence of infection is assessed, taking into account the results of the modeling performed in the Oracle Crystal Ball (version 11.1.2.4.600, Redwood City, California).

Недостатками прототипа по сравнению с заявленным техническим решением является:The disadvantages of the prototype in comparison with the declared technical solution are:

− недостаточная точность результатов мониторинга. Нижний предел определения уровня заболеваемости для прототипа составляет 0,03%, для заявленного технического решения - 0,01%;- insufficient accuracy of monitoring results. The lower limit for determining the incidence rate for the prototype is 0.03%, for the claimed technical solution - 0.01%;

− большая длительность процедуры анализа проб в рамках мониторинга заболеваемости COVID-19. Например, длительность анализа 150 проб для прототипа составляет 2145 мин., для заявленного технического решения - 1170 мин. (см. Таблицу 4 на Фиг. 4)- long duration of the sample analysis procedure as part of monitoring the incidence of COVID-19. For example, the duration of the analysis of 150 samples for the prototype is 2145 minutes, for the claimed technical solution - 1170 minutes. (see Table 4 in Fig. 4)

− более высокая стоимость анализа проб в рамках мониторинга заболеваемости COVID-19. Например, стоимость анализа 50 проб для прототипа составляет 300 388,43 руб., для заявленного технического решения -183 343,47 руб. (см. Таблицу 5 на Фиг. 5).- the higher cost of analyzing samples as part of monitoring the incidence of COVID-19. For example, the cost of analyzing 50 samples for a prototype is 300,388.43 rubles, for the claimed technical solution - 183,343.47 rubles. (see Table 5 in Fig. 5).

Целью и техническим результатом заявленного технического решения является устранение недостатков прототипа путем разработки способа мониторинга заболеваемости COVID-19 с использованием анализа сточных вод, позволяющего: The purpose and technical result of the claimed technical solution is to eliminate the shortcomings of the prototype by developing a method for monitoring the incidence of COVID-19 using wastewater analysis, which allows:

- повысить точность результатов мониторинга путем понижения значения нижнего предела определения уровня заболеваемости;- to improve the accuracy of monitoring results by lowering the value of the lower limit for determining the level of morbidity;

- снизить длительность процедуры анализа проб в рамках мониторинга уровня заболеваемости COVID-19;- reduce the duration of the sample analysis procedure as part of monitoring the incidence of COVID-19;

- снизить стоимость анализа проб в рамках мониторинга уровня заболеваемости COVID-19.- to reduce the cost of analyzing samples as part of monitoring the incidence of COVID-19.

Сущностью заявленного технического решения является способ мониторинга заболеваемости COVID-19 с использованием анализа сточных вод, заключающийся в том, что The essence of the claimed technical solution is a method for monitoring the incidence of COVID-19 using wastewater analysis, which consists in the fact that

на этапе 1 проводят определение поправочного коэффициента m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ, для чего: at stage 1, the correction factor m is determined, which is the lower limit for determining the incidence rate using selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT, for which:

готовят модельную сточную воду, prepare model waste water,

проводят сбор экскрементов у p пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19 на основе клинических данных и результатов диагностики мазка из зева методом ПЦР,collecting feces from p patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 based on clinical data and the results of a pharyngeal smear diagnosis by PCR,

берут аликвоты образцов экскрементов p пациентов и разбавляют модельной сточной водой в соотношении, обеспечивающем содержание экскрементов в составе образцов на уровне среднего содержания экскрементов в среднем стоке с 1 человека в сутки, смесь перемешивают механическим путем, получают образцы № 1….№ p,Aliquots of samples of feces from p patients are taken and diluted with model waste water in a ratio that ensures the content of excrements in the composition of the samples at the level of the average content of excrements in the average runoff from 1 person per day, the mixture is stirred mechanically, samples No. 1 are obtained .... No. p,

далее проводят серийные разведения образцов № 1….№ p, при этом на каждом этапе серийного разведения образцы № 1...№ p разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, серию разведений продолжают до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ, then serial dilutions of samples No. 1 .... No. p are carried out, while at each stage of serial dilution, samples No. 1 ... No. p are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS-CoV-2 virus particles using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction, the dilution series is continued until the lower limit of detection by RT-PCR-RT method is reached,

далее проводят усреднение значений максимальных степеней разведения для образцов № 1...№ p, при которых достигнут нижний предел определения метода ОТ-ПЦР-РВ, далее проводят расчет среднеарифметического значения максимальных степеней разведения, которое далее используется для расчета значения поправочного коэффициента m, then the values of the maximum degrees of dilution are averaged for samples No. 1 ... No. p, at which the lower limit of determination of the RT-PCR-RT method is reached, then the arithmetic mean value of the maximum degrees of dilution is calculated, which is then used to calculate the value of the correction factor m,

определяют поправочный коэффициент m как отношение 100 к среднеарифметическому значению максимальных степеней разведения SARS-CoV-2-положительной пробы модельного образца сточных вод, содержащего экскременты пациентов с COVID-19; determine the correction factor m as the ratio of 100 to the arithmetic mean of the maximum dilution rates of SARS-CoV-2-positive sample of a model wastewater sample containing excrement from patients with COVID-19;

затем на этапе 2 проводят мониторинг заболеваемости COVID-19, для чего then, in phase 2, the incidence of COVID-19 is monitored, for which

определяют места отбора сточных вод и количество образцов сточных вод в зависимости от цели и объема тестируемой выборки для мониторинга заболеваемости населения COVID-19, determine the places of wastewater sampling and the number of wastewater samples, depending on the purpose and size of the tested sample to monitor the incidence of COVID-19 in the population,

проводят отбор образцов сточных вод, sampling wastewater,

проводят выделение РНК из образцов сточных вод с помощью коммерческих наборов для выделения РНК, использованных на этапе 1, isolate RNA from wastewater samples using the commercial RNA isolation kits used in step 1,

проводят анализ проб на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью коммерческих наборов для проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, использованных на этапе 1,analyze samples for SARS-CoV-2 viral particles using commercial RT-PCR-RT kits used in Step 1,

в случае отрицательного результата, образец сточных вод признают SARS-CoV-2-отрицательным, и, соответственно, уровень заболеваемости равным 0%,in case of a negative result, the wastewater sample is considered SARS-CoV-2 negative, and, accordingly, the incidence rate is 0%,

в случае положительного результата образец сточных вод признают SARS-CoV-2-положительным, далее, готовят серийные разведения образцов сточных вод, на каждом этапе серийного разведения образцы разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ использованных на этапе 1, серию разведений готовят до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ, определяют максимальную степень разбавления сточных вод k, in case of a positive result, the wastewater sample is recognized as SARS-CoV-2-positive, then serial dilutions of wastewater samples are prepared, at each stage of serial dilution, the samples are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS virus particles -CoV-2 using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction used in stage 1, a series of dilutions is prepared until the lower limit of determination of the RT-PCR-RT method is reached, the maximum degree of dilution k of wastewater is determined,

далее проводят расчет значения N - уровня заболеваемости COVID-19 по формуле N = k * m, где N - уровень заболеваемости COVID-19 в %, k - максимальная степень разбавления сточных вод, m – поправочный коэффициент на значение нижнего предела метода ОТ-ПЦР-РВ. then the value of N is calculated - the incidence rate of COVID-19 according to the formula N = k * m, where N is the incidence rate of COVID-19 in%, k is the maximum dilution rate of wastewater, m is a correction factor for the value of the lower limit of the RT-PCR method -RV.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 - Фиг.5.The claimed technical solution is illustrated in Fig. 1 - Fig. 5.

На Фиг.1 приведена Таблица 1, в которой представлены данные десяти пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19 на основе клинических данных и результатов диагностики мазка из зева методом ПЦР, собранные за 24 ч, на 5-8 сутки после регистрации первых симптомов.Figure 1 shows Table 1, which presents the data of ten patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 based on clinical data and the results of a pharyngeal swab by PCR, collected within 24 hours, 5-8 days after the registration of the first symptoms.

На Фиг.2 приведена Таблица 2, в которой приведены данные по определению нижнего предела уровня заболеваемости и поправочного коэффициента m.Figure 2 shows Table 2, which shows the data for determining the lower limit of the incidence rate and the correction factor m.

На Фиг.3 приведена Таблица 3, в которой показано обнаружение РНК SARS-CoV-2 в пробах сточных вод.Figure 3 shows Table 3, which shows the detection of SARS-CoV-2 RNA in waste water samples.

На Фиг.4 приведена Таблица 4, в которой показано сравнение длительности процедуры мониторинга по прототипу и заявленному техническому решению.Figure 4 shows Table 4, which shows a comparison of the duration of the monitoring procedure for the prototype and the claimed technical solution.

На Фиг.5 приведена Таблица 5, в которой показано сравнение стоимости анализов по прототипу и заявленному техническому решению.Figure 5 shows Table 5, which shows a comparison of the cost of analyzes for the prototype and the claimed technical solution.

Для достижения заявленного технического результата: To achieve the declared technical result:

- из процедуры анализа по прототипу исключен этап концентрирования пробы. Это позволяет повысить точность определения количества вирусных частиц SARS-CoV-2 и, как следствие, повысить точность результатов мониторинга путем понижения значения нижнего предела определения уровня заболеваемости, поскольку способ концентрирования проб существенно влияет на точность проведения анализа количества вирусных частиц SARS-CoV-2 в образцах сточных вод - в зависимости от условий, способа и реализации этого этапа его точность варьируется в очень широком диапазоне - от 10 до 80% (Hata et al.; Medema et al., 2020; Haramoto et al., 2020; Kitajima et al., 2020). Также процедура концентрирования является одной из самых затратных с точки зрения времени ее проведения и стоимости расходных материалов, что существенно повышает длительность и стоимость анализа проб в рамках мониторинга заболеваемости COVID-19 (см. Таблицу 4 и 5 на Фиг.4 и 5);- the stage of sample concentration is excluded from the analysis procedure according to the prototype. This improves the accuracy of determining the number of SARS-CoV-2 viral particles and, as a result, improves the accuracy of monitoring results by lowering the lower limit for determining the incidence level, since the method of sample concentration significantly affects the accuracy of the analysis of the number of SARS-CoV-2 viral particles in wastewater samples - depending on the conditions, method and implementation of this stage, its accuracy varies in a very wide range - from 10 to 80% (Hata et al.; Medema et al., 2020; Haramoto et al., 2020; Kitajima et al. ., 2020). Also, the concentration procedure is one of the most costly in terms of its time and cost of consumables, which significantly increases the duration and cost of sample analysis within the framework of monitoring the incidence of COVID-19 (see Table 4 and 5 in Figures 4 and 5);

- из процедуры анализа по прототипу исключен этап внесения внешнего контроля при выделении РНК, при проведении реакций ОТ и ПЦР-РВ. Это позволяет повысить точность определения количества вирусных частиц SARS-CoV-2 и, как следствие, повысить точность результатов мониторинга путем понижения значения нижнего предела определения уровня заболеваемости. - the stage of introducing an external control when isolating RNA, when carrying out RT and PCR-RT reactions is excluded from the analysis procedure according to the prototype. This improves the accuracy of determining the number of SARS-CoV-2 viral particles and, as a result, improves the accuracy of monitoring results by lowering the value of the lower limit for determining the incidence rate.

Точность определения количества вирусных частиц SARS-CoV-2 при использовании процедуры внесения внешнего контроля зависит от типа внешнего контроля. Из уровня техники известно, что в качестве внешнего контроля применяется не вирусные частицы SARS-CoV-2, а вирусные частицы гепатита мышей, колифага MS2 (ATCC 15597-B1), вируса табачной мозаики, фага Pseudomonas Ф6 и норовируса мышей (Hata et al.; Medema et al. , 2020; Haramoto et al., 2020; Kitajima et al., 2020). The accuracy of SARS-CoV-2 viral particle counting using the external control application procedure depends on the type of external control. It is known from the prior art that the external control is not SARS-CoV-2 viral particles, but mouse hepatitis virus particles, MS2 coliphage (ATCC 15597-B1), tobacco mosaic virus, Pseudomonas F6 phage and mouse norovirus (Hata et al. ; Medema et al., 2020; Haramoto et al., 2020; Kitajima et al., 2020).

Точность определения количества вирусных частиц SARS-CoV-2 составляет от 8.5 до 71.6% в зависимости от использованного внешнего контроля и способа концентрации (Hata et al.; Medema et al., 2020; Haramoto et al., 2020; Kitajima et al., 2020). The accuracy of determining the amount of SARS-CoV-2 viral particles ranges from 8.5 to 71.6%, depending on the external control used and the concentration method (Hata et al .; Medema et al., 2020; Haramoto et al., 2020; Kitajima et al., 2020).

На дату подачи настоящей заявки внешний контроль, представляющий собой стандартизованные вирусные частицы SARS-CoV-2 с известной концентрацией, не выявлен заявителем из уровня техники. As of the filing date of this application, an external control representing standardized SARS-CoV-2 virus particles with a known concentration has not been identified by the applicant from the prior art.

Благодаря исключению этапа внесения внешнего контроля, вносящего дополнительную неконтролируемую погрешность в результаты мониторинга COVID-19, достигается повышение точности результатов мониторинга. При этом снижается стоимость мониторинга благодаря снижению затрат на расходные материалы, используемые при процедуре внесения внешнего контроля в процессе выделения РНК (см. Таблицу 5 на Фиг.5).By eliminating the stage of introducing external control, which introduces an additional uncontrolled error in the COVID-19 monitoring results, an increase in the accuracy of monitoring results is achieved. At the same time, the cost of monitoring is reduced due to the decrease in the cost of consumables used in the procedure for introducing external control in the process of RNA extraction (see Table 5 in Fig. 5).

- добавлен этап определения поправочного коэффициента m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ. Поправочный коэффициент m определяется как отношение 100 к максимальной степени разбавления SARS-CoV-2-положительной пробы модельного образца сточных вод, содержащего экскременты пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19 на основе клинических данных и результатов диагностики мазка из зева методом ПЦР. - added a step for determining the correction factor m, which is the lower limit for determining the incidence rate using selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT. The correction factor m is defined as the ratio of 100 to the maximum dilution ratio of a SARS-CoV-2 positive wastewater model sample containing feces from patients with confirmed COVID-19 diagnosis based on clinical data and results from a throat swab by PCR.

Введенный этап приводит к повышению точности определения уровня заболеваемости, так как расчет с использованием поправочного коэффициента m не зависит от введения внешнего контроля. Этап проводят однократно для модельного образца сточных вод, содержащего экскрементов пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19, поэтому его введение не приводит к значительному повышению длительности и стоимости анализа проб в рамках мониторинга уровня заболеваемости COVID-19 (см. Таблицы 4 и 5 на Фиг.4 и 5). The introduced stage leads to an increase in the accuracy of determining the level of morbidity, since the calculation using the correction factor m does not depend on the introduction of external control. The step is carried out once for a model wastewater sample containing excrement from patients with a confirmed diagnosis of COVID-19, therefore its introduction does not lead to a significant increase in the duration and cost of sample analysis in the framework of monitoring the incidence of COVID-19 (see Tables 4 and 5 in Fig. 4 and 5).

- добавлен этап определения максимальной степени разведения k образцов сточных вод, отобранных для мониторинга, путем проведения серийных разведений образцов сточных вод и определения в них наличия вирусных частиц SARS-CoV-2. Длительность процедуры и стоимость данного этапа не превышает суммарного значения длительности и стоимости исключенных этапов концентрирования пробы и внешнего контроля (см. Таблицу 4 и 5 на Фиг.4 и 5). - added a step for determining the maximum dilution of k wastewater samples taken for monitoring by serial dilutions of wastewater samples and determining the presence of SARS-CoV-2 virus particles in them. The duration of the procedure and the cost of this stage does not exceed the total value of the duration and cost of the excluded stages of sample concentration and external control (see Table 4 and 5 in Figs. 4 and 5).

- изменен по сравнению с прототипом этап расчета N - уровня заболеваемости COVID-19 . - the stage of calculating N - the incidence rate of COVID-19 has been changed in comparison with the prototype.

Этот этап позволяет перевести результат определения наличия SARS-CoV-2 в значение N - уровня заболеваемости COVID-19 в % по отношению к общей численности населения, при значении k - максимальной степени разбавления сточных вод и внесения поправок на значение нижнего предела метода ОВ-ПЦР-РВ - поправочного коэффициента m. Расчет производится при помощи специально разработанной формулы N = k * m. This step allows you to translate the result of determining the presence of SARS-CoV-2 into the value of N - the incidence rate of COVID-19 in% in relation to the total population, with the value of k - the maximum dilution rate of wastewater and adjusting for the value of the lower limit of the RH-PCR method -РВ - correction factor m. The calculation is carried out using a specially developed formula N = k * m.

Далее приведена последовательность действий основных этапов заявленного способа.The following is a sequence of actions of the main stages of the claimed method.

Этап 1. Определение поправочного коэффициента m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ. Step 1. Determination of the correction factor m, which is the lower limit for determining the incidence rate using selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT .

На Этапе 1 проводят следующую последовательность действий по заявленному способу:At Stage 1, the following sequence of actions is carried out according to the claimed method:

1− готовят модельную сточную воду, в соответствии с методикой (см. Пример 2);1– prepare model waste water, in accordance with the procedure (see Example 2);

2− проводят сбор экскрементов у пациентов (p - количество пациентов) с подтвержденным диагнозом COVID-19 на основе клинических данных и результатов диагностики мазка из зева методом ПЦР (далее – пациентов с COVID-19);2− collect excrement from patients (p is the number of patients) with a confirmed diagnosis of COVID-19 based on clinical data and the results of a pharyngeal smear diagnosis by PCR (hereinafter referred to as patients with COVID-19);

3− берут аликвоты образцов экскрементов p пациентов и разбавляют модельной сточной водой в соотношении, обеспечивающем содержание экскрементов в составе образцов на уровне среднего содержания экскрементов в среднем стоке с 1 человека в сутки, смесь перемешивают механическим путем. Например, 1 г экскрементов перемешивают с 5 л модельной сточной воды, и далее доводят до среднего объема стока с одного человека в стуки, например, 50 мл полученной смеси разбавляют в 40 раз. Получают образцы № 1….№ p, где p - количество пациентов; 3– take aliquots of samples of feces from p patients and dilute them with model waste water in a ratio that ensures the content of excrements in the composition of the samples at the level of the average content of excrements in the average runoff from 1 person per day, the mixture is stirred mechanically. For example, 1 g of excrement is mixed with 5 liters of model waste water, and then brought to the average volume of waste from one person at knocks, for example, 50 ml of the resulting mixture is diluted 40 times. Samples # 1 are obtained…. # P, where p is the number of patients;

4− проводят серийные разведения образцов № 1...№ p, на каждом этапе серийного разведения образцы № 1...№ p разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, серию разведений продолжают до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ; 4− carry out serial dilutions of samples No. 1 ... No. p, at each stage of serial dilution, samples No. 1 ... No. p are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS-CoV-2 virus particles using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction, the dilution series is continued until the lower limit of detection by RT-PCR-RT method is reached;

5− проводят усреднение значений максимальных степеней разведения для образцов № 1...№ p, при которых достигнут нижний предел определения метода ОТ-ПЦР-РВ, получают среднеарифметическое значение максимальных степеней разведения, которое далее используется для расчета значения поправочного коэффициента m. Определяют поправочный коэффициент m как отношение 100 к среднеарифметическому значению максимальных степеней разведения SARS-CoV-2-положительной пробы модельного образца сточных вод, содержащего экскременты пациентов с COVID-19.5− carry out averaging of the values of the maximum degrees of dilution for samples No. 1 ... No. p, at which the lower limit of determination of the RT-PCR-RT method is reached, the arithmetic mean of the maximum degrees of dilution is obtained, which is then used to calculate the value of the correction factor m. Determine the correction factor m as the ratio of 100 to the arithmetic mean of the maximum dilutions of a SARS-CoV-2 positive sample of a model wastewater sample containing excrement from patients with COVID-19.

Этап 2. Проведение мониторинга заболеваемости COVID-19. Stage 2. Monitoring the incidence of COVID-19 .

На Этапе 2 проводят следующую последовательность действий по заявленному способу:At Stage 2, the following sequence of actions is carried out according to the claimed method:

6− определяют места отбора сточных вод и количество образцов сточных вод в зависимости от цели и объема тестируемой выборки для мониторинга заболеваемости населения COVID-19;6− determine the places of wastewater sampling and the number of wastewater samples, depending on the purpose and size of the tested sample for monitoring the incidence of COVID-19 in the population;

7− проводят отбор образцов сточных вод по ПНД Ф 12.15.1-08;7− carry out sampling of wastewater according to PND F 12.15.1-08;

8− проводят выделение РНК из образцов сточных вод с помощью коммерческих наборов для выделения РНК, использованных на этапе 1;8– carry out the isolation of RNA from wastewater samples using commercial kits for RNA isolation used in step 1;

9− проводят анализ проб на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью коммерческих наборов для проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, использованных на этапе 1;9 - Analyze samples for SARS-CoV-2 virus particles using commercial RT-PCR-RT kits used in Step 1;

10− в случае отрицательного результата, образец сточных вод признают SARS-CoV-2-отрицательным, и, соответственно, уровень заболеваемости равным 0%.10 - in case of a negative result, the wastewater sample is considered SARS-CoV-2 negative, and, accordingly, the incidence rate is 0%.

11− в случае положительного результата образец сточных вод признают SARS-CoV-2-положительным, готовят серийные разведения образцов сточных вод, на каждом этапе серийного разведения образцы разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ использованных на 1 этапе, серию разведений готовят до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ, определяют максимальную степень разбавления сточных вод k;11 - in case of a positive result, the wastewater sample is considered SARS-CoV-2 positive, serial dilutions of wastewater samples are prepared, at each stage of serial dilution, the samples are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS viral particles -CoV-2 using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction used in stage 1, a series of dilutions is prepared until the lower limit of determination by RT-PCR-RT method is reached, the maximum degree of wastewater dilution k is determined;

12− далее проводят расчет значения N - уровня заболеваемости COVID-19 при помощи специально разработанной формулы N = k * m, где N - уровень заболеваемости COVID-19 в %, k - максимальная степень разбавления сточных вод, m – поправочный коэффициент на значение нижнего предела метода ОТ-ПЦР-РВ; 12− then calculate the value of N - the incidence of COVID-19 using a specially developed formula N = k * m, where N is the incidence of COVID-19 in%, k is the maximum dilution of wastewater, m is a correction factor for the value of the lower the limit of RT-PCR-RT method;

Далее заявителем приведены примеры осуществления заявленного технического решения.Further, the applicant gives examples of the implementation of the claimed technical solution.

Пример 1. Проведение Этапа 1 – определение поправочногоExample 1. Conducting Stage 1 - determining the correction коэффициента m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ.coefficient m, which is the lower limit for determining the incidence rate using selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT.

На Этапе 1 проводят следующую последовательность действий по заявленному способу.At Stage 1, the following sequence of actions is carried out according to the claimed method.

Предварительно готовят модельную сточную воду. Для этого готовят смесь, содержащую типичные отходы жизнедеятельности для жителя данного населенного пункта (района, микрорайона, дома), например, следующего состава.Model waste water is preliminarily prepared. For this, a mixture is prepared containing typical waste for a resident of a given settlement (district, microdistrict, house), for example, of the following composition.

Для объема, например, 1 л, берут, например: 0,05 г зубной пасты, 0,25 г мясного супа, 0,5 г овощного салата, 0,08 г геля для душа, 0,08 г песка, 0,03 г почвы, 0,08 г жидкого мыла, 0,08 г средства для мытья посуды и 0,03 г стирального порошка, остальное - вода. For a volume, for example, 1 liter, take, for example: 0.05 g of toothpaste, 0.25 g of meat soup, 0.5 g of vegetable salad, 0.08 g of shower gel, 0.08 g of sand, 0.03 g of soil, 0.08 g of liquid soap, 0.08 g of dishwashing detergent and 0.03 g of washing powder, the rest is water.

Заявитель поясняет, что указанный состав модельной сточной воды приведен для иллюстрации осуществления заявленного технического решения и не ограничивает объем патентных притязаний для другого состава модельной сточной воды, так как состав сточной воды не оказывает влияние на заявленный технический результат.The applicant explains that the specified composition of the model waste water is given to illustrate the implementation of the claimed technical solution and does not limit the scope of patent claims for another composition of the model waste water, since the composition of the waste water does not affect the claimed technical result.

Модельную сточную воду помещают в тару, например, пластиковую, объемом, например, 10 л, в количестве, например, 5 л в каждую тару. Количество единиц тары соответствует количеству исследованных пациентов - десять. Заявитель поясняет, что количество пациентов – десять взято для иллюстрации осуществления заявленного технического решения, что не ограничивает объем патентных притязаний для другого количества пациентов. При этом заявитель считает, что минимальным количеством пациентов для определения поправочного коэффициента должно быть не менее 5 человек. Model waste water is placed in a container, for example, plastic, with a volume of, for example, 10 liters, in an amount of, for example, 5 liters in each container. The number of container units corresponds to the number of examined patients - ten. The applicant explains that the number of patients - ten is taken to illustrate the implementation of the claimed technical solution, which does not limit the scope of patent claims for a different number of patients. At the same time, the applicant believes that the minimum number of patients to determine the correction factor should be at least 5 people.

Далее проводят сбор экскрементов у р пациентов (в настоящем примере брали пробы экскрементов у десяти пациентов с COVID-19, р = 10) с подтвержденным диагнозом COVID-19. Экскременты у каждого пациента собирали в течение 24 ч, в отдельную емкость для каждого пациента, на 5-8 сутки после регистрации первых симптомов болезни (Таблица 1 на Фиг.1). Next, excrement is collected from p patients (in this example, excrement samples were taken from ten patients with COVID-19, p = 10) with a confirmed diagnosis of COVID-19. Feces were collected from each patient within 24 hours, in a separate container for each patient, 5-8 days after the registration of the first symptoms of the disease (Table 1 in Fig. 1).

Далее проводят разведение полученной смеси для имитации среднего суточного объема сточных вод, производимых человеком, живущим в многоквартирном доме в России, который составляет 200 л. Этот объем соответствует среднему количеству сточных вод, производимых жителями многоквартирных домов в центральной части России [СНиП 2.04.01-85 Внутренний водопровод и канализация зданий, 1985]. Для этого берут аликвоты образцов экскрементов p пациентов и разбавляют модельной сточной водой в соотношении, обеспечивающем содержание экскрементов в составе образцов на уровне среднего содержания экскрементов в среднем стоке с 1 человека в сутки, например, 1 г экскрементов перемешивали с 5 л модельной сточной воды. Смесь перемешивают механическим путем, например, с помощью электродрели с насадкой для перемешивания, например, со скоростью 1000 об / мин. Далее готовят образец соответствующий среднему объему стока с одного человека в стуки, например, отбирают 50мл полученной смеси и разбавляют ее в 40 раз. Next, the resulting mixture is diluted to simulate the average daily volume of wastewater produced by a person living in an apartment building in Russia, which is 200 liters. This volume corresponds to the average amount of wastewater produced by residents of apartment buildings in the central part of Russia [SNiP 2.04.01-85 Internal water supply and sewerage of buildings, 1985]. For this, aliquots of excrement samples from p patients are taken and diluted with model waste water in a ratio that ensures the content of excrement in the composition of the samples at the level of the average excrement content in the average runoff from 1 person per day, for example, 1 g of excrement was mixed with 5 liters of model waste water. The mixture is stirred mechanically, for example, using an electric drill with a stirring attachment, for example, at a speed of 1000 rpm. Next, a sample is prepared corresponding to the average volume of runoff from one person per knock, for example, 50 ml of the resulting mixture is taken and diluted 40 times.

Получают образцы № 1….№ p, где p - количество пациентов. Заявитель поясняет, что при такой подготовке образцов № 1….№ p вирусная нагрузка в них должна соответствовать сточным водам населенных пунктов со 100% -ной степенью заболеваемости.Samples # 1 are obtained…. # P, where p is the number of patients. The applicant explains that with such preparation of samples No. 1 .... No. p, the viral load in them must correspond to the waste waters of settlements with a 100% degree of morbidity.

Далее готовят серийные разведения образцов № 1...№ p. На каждом этапе серийного разведения образцы № 1...№ p разводили в 2-4 раза и тестировали методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, серию разведений продолжали до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ. Нижний предел определяют таким образом, чтобы в предпоследнем разведении наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 не было установлено при помощи метода ОТ-ПЦР-РВ. При этом делают еще одно - последнее разведение для достоверности подтверждения невозможности определения вирусных частиц.Next, prepare serial dilutions of samples No. 1 ... No. p. At each stage of serial dilution, samples No. 1 ... No. p were diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS-CoV-2 viral particles using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR reaction. RT, the series of dilutions was continued until the lower limit of detection by RT-PCR-RT method was reached. The lower limit is determined so that the presence of SARS-CoV-2 viral particles in the penultimate dilution is not detected by RT-PCR-RT method. At the same time, one more is done - the last dilution for the reliability of confirming the impossibility of determining the viral particles.

Например, была подготовлена серия разведений образцов № 1…№ 10 от 25% до 0,003% с использованием модельных сточных вод до достижения SARS-CoV-2-отрицательной концентрации. Это не ограничивает объем патентных притязаний для других концентраций, что зависит от чувствительности коммерческих наборов для выделения РНК и коммерческих тестов на основе ОТ-ПЦР-РВ, которые будут использованы для осуществления мониторинга в каждой конкретной лаборатории.For example, a series of dilutions of samples No. 1 ... No. 10 was prepared from 25% to 0.003% using simulated wastewater until SARS-CoV-2-negative concentration was reached. This does not limit the scope of patent claims for other concentrations, which depends on the sensitivity of commercial RNA isolation kits and commercial RT-PCR-RT assays that will be used for monitoring in each specific laboratory.

Далее проводили анализ разведенных образцов № 1, … № 10 на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью тестов на основе ПЦР. Анализы проводят сразу после приготовления образцов № 1, … № 10. Все анализы проводили в трех повторностях.Next, the diluted samples No. 1, ... No. 10 were analyzed for the presence of SARS-CoV-2 viral particles using PCR-based tests. The analyzes are carried out immediately after the preparation of samples No. 1, ... No. 10. All analyzes were carried out in three replicates.

Из разведенных образцов № 1, … № 10 производили выделение РНК с помощью коммерческого набора viral RNA mini kit (QIAGEN, Германия). Для выделенной общей РНК производили определение наличия РНК вирусных частиц коронавируса SARS-CoV-2 методом ОТ-ПЦР-РВ с помощью коммерческого набора «ПЦР-РВ-2019-nCov» (ООО «Синтол», Россия). Для амплификации в этом коммерческом наборе используются два олигонуклеотидных праймера, фланкирующих фрагмент гена Orf1ab генома SARS-CoV-2. Набор содержит стерильные пробирки для ПЦР объемом 0,2 мл с лиофилизированной реакционной смесью. Набор позволяет одновременно обнаруживать РНК коронавируса SARS-CoV-2 (канал обнаружения R6G) и проверять эффективность выделения нуклеиновых кислот, степень ингибирования реакций обратной транскрипции и амплификации (каналы обнаружения FAM и Cy5 соответственно).RNA was isolated from diluted samples No. 1, ... No. 10 using a commercial viral RNA mini kit (QIAGEN, Germany). For the isolated total RNA, the presence of RNA of viral particles of the SARS-CoV-2 coronavirus was determined by the RT-PCR-RT method using a commercial kit PCR-RV-2019-nCov (Syntol LLC, Russia). For amplification, this commercial kit uses two oligonucleotide primers flanking the Orf1ab gene fragment of the SARS-CoV-2 genome. The kit contains sterile 0.2 ml PCR tubes with lyophilized reaction mixture. The kit allows you to simultaneously detect RNA of the SARS-CoV-2 coronavirus (R6G detection channel) and check the efficiency of nucleic acid isolation, the degree of inhibition of reverse transcription and amplification reactions (FAM and Cy5 detection channels, respectively).

Реакцию ОТ-ПЦР-РВ проводили с использованием следующей температурной программы на термоциклере CFX-96 (Bio-Rad, США):The RT-PCR-RT reaction was carried out using the following temperature program on a CFX-96 thermal cycler (Bio-Rad, USA):

обратная транскрипция при 50 °C в течение 15 минут,reverse transcription at 50 ° C for 15 minutes,

инактивация при 95 ° C в течение 5 минут,inactivation at 95 ° C for 5 minutes,

амплификация - 50 трехступенчатых циклов:amplification - 50 three-step cycles:

95°C в течение 10 секунд,95 ° C for 10 seconds,

58°C в течение 10 секунд,58 ° C for 10 seconds,

72°C в течение 20 секунд.72 ° C for 20 seconds.

Согласно инструкции к набору «ПЦР-РВ-2019-nCov», образцы сточных вод регистрируют как положительные, когда Ct в канале обнаружения R6G составляет меньше 30. According to the instructions for the PCR-RV-2019-nCov kit, wastewater samples are recorded as positive when Ct in the R6G detection channel is less than 30.

Наименьшее разведение для всех 10 образцов в проведенном эксперименте приведено в Таблице 2, столбец 2, строка 8). The smallest dilution for all 10 samples in this experiment is shown in Table 2, column 2, line 8).

Далее проводили усреднение значений максимальных степеней разведения для образцов № 1...№ 10, при которых достигнут нижний предел определения метода ОТ-ПЦР-РВ, получили среднеарифметическое значение максимальных степеней разведения, которое используют для расчета значение поправочного коэффициента m. Next, the values of the maximum degrees of dilution were averaged for samples No. 1 ... No. 10, at which the lower limit of determination of the RT-PCR-RT method was reached, the arithmetic mean value of the maximum degrees of dilution was obtained, which is used to calculate the value of the correction factor m.

Определили поправочный коэффициент m как отношение 100 к среднеарифметическому значению максимальных степеней разведения SARS-CoV-2-положительной пробы модельного образца сточных вод, содержащего экскрементов пациентов с диагнозом COVID-19 (Таблица 2, столбец 3, строка 8). Для этого 100% разделили на 8192. Получен результат 0,01%.The correction factor m was determined as the ratio of 100 to the arithmetic mean of the maximum dilutions of a SARS-CoV-2 positive sample of a model wastewater sample containing excrement from patients diagnosed with COVID-19 (Table 2, column 3, line 8). For this, 100% was divided by 8192. The result is 0.01%.

Таким образом, поправочный коэффициент m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ, для данного эксперимента равен 0,01%. Thus, the correction factor m, which is the lower limit for determining the incidence rate using the selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT, for this experiment is 0.01%.

Результаты представлены в Таблице 2 на Фиг.2. Из данных, представленных в Таблице 2, можно сделать вывод, что заявленный способ может выявить минимальный уровень заболеваемости COVID-19, равный 0,01%.The results are shown in Table 2 in Fig. 2. From the data presented in Table 2, it can be concluded that the claimed method can reveal the minimum incidence of COVID-19, equal to 0.01%.

Пример 2. Проведение Этапа 2. Проведение мониторингаExample 2. Conducting Phase 2. Conducting monitoring заболеваемости COVID-19.incidence of COVID-19.

На Этапе 2 проводили следующую последовательность действий по заявленному способу.At Stage 2, the following sequence of actions was carried out according to the claimed method.

Мониторинг заболеваемости населения COVID-19 по Примеру 1 проведен в городском населенном пункте.Monitoring of the incidence of the population of COVID-19 according to Example 1 was carried out in an urban settlement.

Определяют места отбора сточных вод, периодичность и количество образцов сточных вод в зависимости от цели и объема тестируемой выборки для мониторинга заболеваемости населения COVID-19.Determine the sites of wastewater sampling, the frequency and number of wastewater samples, depending on the purpose and size of the tested sample for monitoring the incidence of COVID-19 in the population.

Так, в эксперименте по Примеру 2 проведен отбор сточных вод из нескольких городских канализационных коллекторов по ПНД Ф 12.15.1-08. Использовались 2 серии экспериментальных образцов сточных вод с периодом между отборами 4 месяца, таким образом, исследовались серия 1 (март 2020 года) и серия 2 (июль 2020 года) в 11 канализационных коллекторах, 10 из которых находились в жилых массивах города, а одна - в административном районе. Заявитель поясняет, что количество точек отбора (например, канализационных коллекторов) приведено для иллюстрации осуществления заявленного технического решения и не ограничивает объем патентных притязаний как для другого количества точек отбора, так и для других мест отбора сточных вод, так как изменение количества и мест отбора не оказывает влияние на заявленный технический результат. При этом заявитель поясняет, что количество и места отбора сточных вод зависят от задач мониторинга, например - мониторинг заболеваемости в населенном пункте в целом, или в районе населенного пункта, и т.д.So, in the experiment according to Example 2, wastewater was sampled from several city sewers according to PND F 12.15.1-08. We used 2 series of experimental wastewater samples with a period between sampling of 4 months, thus, series 1 (March 2020) and series 2 (July 2020) were studied in 11 sewers, 10 of which were located in residential areas of the city, and one - in the administrative region. The applicant explains that the number of sampling points (for example, sewers) is given to illustrate the implementation of the claimed technical solution and does not limit the scope of patent claims both for a different number of sampling points and for other wastewater sampling points, since the change in the number and sampling points does not affects the claimed technical result. At the same time, the applicant explains that the amount and location of wastewater collection depend on the monitoring tasks, for example, monitoring the incidence in the village as a whole, or in the area of the village, etc.

Образцы из каждого канализационного коллектора собирали в течение 24 часов по 200 мл каждый час, смешивая в стерильной пластиковой таре объемом 5 л. Между сборами тару хранили при пониженной температуре на льду (при 4 °C).Samples from each sewer were collected over 24 hours at 200 ml each hour, mixing in a sterile 5 L plastic container. Between collections, the containers were stored at a reduced temperature on ice (at 4 ° C).

После завершения отбора, пробы были транспортированы при 4 °C в лабораторию. Выделение общей РНК проводили сразу после доставки проб в лабораторию с помощью коммерческих наборов для выделения РНК, использованных на этапе 1. Выделенная РНК проанализирована на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью коммерческих наборов для проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, использованных на этапе 1. After completion of sampling, the samples were transported at 4 ° C to the laboratory. Isolation of total RNA was performed immediately after delivery of samples to the laboratory using commercial kits for RNA isolation used in step 1. The isolated RNA was analyzed for the presence of SARS-CoV-2 viral particles using commercial kits for carrying out the RT-PCR-RT reaction used on stage 1.

Пробы разделяли на 2 категории в зависимости от результатов анализа: SARS-CoV-2-положительные и SARS-CoV-2-отрицательные. Пробы маркировались в соответствии с результатом.The samples were divided into 2 categories depending on the results of the analysis: SARS-CoV-2-positive and SARS-CoV-2-negative. Samples were labeled according to the result.

В случае положительного результата образцы сточных вод признают SARS-CoV-2-положительными и готовят для них серийные разведения модельными сточными водами. На каждом этапе серийного разведения образцы разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, серию разведений продолжают до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ, при максимальной степени разбавления сточных вод k.If the result is positive, the wastewater samples are considered SARS-CoV-2 positive and serial dilutions are prepared for them with model wastewater. At each stage of serial dilution, samples are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS-CoV-2 viral particles using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction, the dilution series is continued until reaching the lower limit of determination by RT-PCR-RT method, at the maximum degree of dilution of waste water k.

Так, по Примеру 2 образцы разводили в 5, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 250 раз по объему, таким образом, чтобы в предпоследнем разведении наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 не было установлено при помощи метода ОТ-ПЦР-РВ. При этом делали еще одно - последнее разведение для достоверности подтверждения невозможности определения вирусных частиц. Далее из каждого образца серии разведения выделяли общую РНК и анализировали на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью метода ОТ-ПЦР-РВ по Примеру 1. Каждый неразведенный образец и образец серии разведения анализировали в трех повторностях. So, according to Example 2, the samples were diluted 5, 25, 50, 75, 100, 150, 200 and 250 times by volume, so that in the penultimate dilution the presence of SARS-CoV-2 viral particles was not established using the OT-method. RT-PCR. At the same time, one more was done - the last dilution for the reliability of confirmation of the impossibility of determining the viral particles. Then, total RNA was isolated from each sample of the dilution series and analyzed for the presence of SARS-CoV-2 viral particles using the RT-PCR-RT method according to Example 1. Each undiluted sample and a sample of the dilution series were analyzed in triplicate.

Далее проводят расчет значения N - уровня заболеваемости COVID-19 при помощи специально разработанной формулы N = k * m, где N - уровень заболеваемости COVID-19 в %, k - максимальная степень разбавления сточных вод, m – поправочный коэффициент на значение нижнего предела метода ОТ-ПЦР-РВ.Next, the value of N is calculated - the incidence of COVID-19 using a specially developed formula N = k * m, where N is the incidence of COVID-19 in%, k is the maximum dilution of wastewater, m is a correction factor for the value of the lower limit of the method RT-PCR-RT.

Результаты представлены в Таблице 3 на Фиг.3.The results are shown in Table 3 in Fig. 3.

Как следует из Таблицы 3, в экспериментальной серии 1 не было обнаружено частиц SARS-CoV-2, а в четырех образцах экспериментальной серии 2 были обнаружены вирусные частицы SARS-CoV-2. As shown in Table 3, no SARS-CoV-2 particles were detected in Experimental Series 1, and SARS-CoV-2 virus particles were detected in four samples of Experimental Series 2.

Максимальная степень разбавления сточных вод, для которых было установлено наличие вирусных частиц SARS-CoV-2, равно 1: 100, 1: 150, 1:75 и 1: 150, таким образом, k = 100, 150, 75, 150 соответственно.The maximum dilution ratio of wastewater for which the presence of SARS-CoV-2 viral particles was determined is 1: 100, 1: 150, 1:75 and 1: 150, thus k = 100, 150, 75, 150, respectively.

Поправочный коэффициент на значение нижнего предела метода ОТ-ПЦР-РВ m = 0,01%.Correction factor for the value of the lower limit of the RT-PCR-RT method m = 0.01%.

В результате для проведенного заявителем эксперимента заболеваемость населения COVID-19 в соответствующих жилых массивах составляет:As a result, for the experiment carried out by the applicant, the incidence of COVID-19 in the corresponding residential areas is:

N1 = 100 * 0,01 = 1,00%,N 1 = 100 * 0.01 = 1.00%,

N2 = 150 * 0,01 = 1,50%,N 2 = 150 * 0.01 = 1.50%,

N3 = 75 * 0,01 = 0,75%N 3 = 75 * 0.01 = 0.75%

N4 = 100 * 0,01 = 1,50%.N 4 = 100 * 0.01 = 1.50%.

Точность мониторинга по заявленному способу составляет 0,01% по сравнению с 0,03% у прототипа (так как прототип детектирует не менее 171 больного из 600 000 человек), то есть заявленный способ позволяет при достаточной простоте анализа выявлять 1 инфицированного COVID-19 человека на 10 000 человек, что в 3 раза точнее прототипа, что подтверждает достижение заявленного технического результата. The accuracy of monitoring according to the claimed method is 0.01% compared to 0.03% for the prototype (since the prototype detects at least 171 patients out of 600,000 people), that is, the claimed method allows, with sufficient ease of analysis, to identify 1 infected COVID-19 person per 10,000 people, which is 3 times more accurate than the prototype, which confirms the achievement of the declared technical result.

При этом заявителем снижена длительность процедуры и стоимость мониторинга в результате исключения этапов концентрирования и внешнего контроля.At the same time, the applicant reduced the duration of the procedure and the cost of monitoring as a result of excluding the stages of concentration and external control.

В Таблице 4 на Фиг.4 приведены данные по длительности процедуры мониторинга,Table 4 in Fig. 4 shows the data on the duration of the monitoring procedure,

Из данных, приведенных в Таблице 4, видно, что длительность процедуры мониторинга, например, при расчете на 150 проб, составляет по прототипу 2145 мин по сравнению с 1170 мин у заявленного технического решения, что подтверждает достижение заявленного технического результата. При этом разница в длительности мониторинга по сравнению с прототипом возрастает по мере увеличения количества проб, так как длительность этапа определения поправочного коэффициента при этом не изменяется.From the data shown in Table 4, it can be seen that the duration of the monitoring procedure, for example, when calculated for 150 samples, is 2145 minutes according to the prototype, compared to 1170 minutes for the claimed technical solution, which confirms the achievement of the claimed technical result. At the same time, the difference in the duration of monitoring in comparison with the prototype increases as the number of samples increases, since the duration of the stage of determining the correction factor does not change.

В Таблице 5 на Фиг.5 приведены данные по стоимости процедуры мониторинга.Table 5 in Fig. 5 shows the data on the cost of the monitoring procedure.

Из данных, приведенных в Таблице 5, видно, что стоимость мониторинга, например, при расчете на 50 проб, составляет по прототипу 300 388,43 руб. по сравнению с 183 343,47 руб. у заявленного технического решения, что подтверждает достижение заявленного технического результата. При этом разница в стоимости мониторинга по сравнению с прототипом возрастает по мере увеличения количества проб, так как стоимость этапа определения поправочного коэффициента при этом не изменяется.From the data given in Table 5, it can be seen that the cost of monitoring, for example, calculated for 50 samples, is 300,388.43 rubles for the prototype. compared to 183,343.47 rubles. the claimed technical solution, which confirms the achievement of the claimed technical result. At the same time, the difference in the cost of monitoring in comparison with the prototype increases with the increase in the number of samples, since the cost of the stage of determining the correction factor does not change.

На основании изложенного выше можно сделать вывод, что заявителем достигнуты все поставленные цели и заявленный технический результат, а именно - устранены недостатки прототипа путем разработки способа мониторинга заболеваемости COVID-19 с использованием анализа сточных вод, что позволило:Based on the above, it can be concluded that the applicant has achieved all the goals and the claimed technical result, namely, the shortcomings of the prototype have been eliminated by developing a method for monitoring the incidence of COVID-19 using wastewater analysis, which made it possible to:

- повысить точность результатов мониторинга путем понижения значения нижнего предела определения уровня заболеваемости в три раза по сравнению с прототипом - с 0,03% до 0,01%;- to improve the accuracy of monitoring results by lowering the value of the lower limit for determining the level of morbidity three times compared with the prototype - from 0.03% to 0.01%;

- снизить длительность процедуры анализа проб в рамках мониторинга уровня заболеваемости COVID-19 по сравнению с прототипом, например, с 2145 мин до 1170 мин при анализе 150 проб;- to reduce the duration of the procedure for analyzing samples as part of monitoring the incidence of COVID-19 in comparison with the prototype, for example, from 2145 minutes to 1170 minutes when analyzing 150 samples;

- снизить стоимость анализа проб в рамках мониторинга уровня заболеваемости COVID-19 по сравнению с прототипом, например, с 300 388,43 руб. до 183 343,47 руб. при анализе 50 проб.- to reduce the cost of analyzing samples as part of monitoring the incidence of COVID-19 in comparison with the prototype, for example, from 300,388.43 rubles. up to 183,343.47 rubles. when analyzing 50 samples.

Для этого:For this:

- из стандартной процедуры анализа по прототипу исключен этап концентрирования проб, что привело к повышению точности мониторинга. При этом снижена длительность и стоимость анализа проб в рамках мониторинга заболеваемости COVID-19 (см. Таблицу 4 и 5 на Фиг.4 и 5).- the stage of concentration of samples was excluded from the standard procedure of analysis according to the prototype, which led to an increase in the accuracy of monitoring. At the same time, the duration and cost of analysis of samples in the framework of monitoring the incidence of COVID-19 has been reduced (see Table 4 and 5 in Figs. 4 and 5).

- из стандартной процедуры анализа по прототипу исключен этап внешнего контроля при выделении РНК, проведении реакций ОТ и ПЦР-РВ для количественного подсчета вирусных частиц, что привело к повышению точности мониторинга. При этом снижена стоимость анализа проб в рамках мониторинга заболеваемости COVID-19 в результате снижения затрат на расходные материалы (см. Таблицу 5 на Фиг.5).- the stage of external control during the isolation of RNA, carrying out RT and PCR-RT reactions for quantitative counting of viral particles was excluded from the standard analysis procedure according to the prototype, which led to an increase in the monitoring accuracy. At the same time, the cost of analyzing samples in the framework of monitoring the incidence of COVID-19 has been reduced as a result of reducing the cost of consumables (see Table 5 in Fig. 5).

- добавлен этап определения поправочного коэффициента m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ, что привело к повышению точности мониторинга, так как расчет с использованием поправочного коэффициента m не зависит от введения внешнего контроля. Этап проводят однократно для модельного образца сточных вод, содержащего экскрементов пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19, поэтому его введение не приводит к значительному повышению длительности и стоимости анализа проб в рамках мониторинга уровня заболеваемости COVID-19 (см. Таблицу 4 на Фиг.4). При этом разница в длительности и стоимости мониторинга по сравнению с прототипом возрастает по мере увеличения количества проб, так как стоимость этапа определения поправочного коэффициента m при этом не изменяется. - added a stage for determining the correction factor m, which is the lower limit for determining the incidence rate using selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT, which led to an increase in the monitoring accuracy, since the calculation using the correction factor m does not depend on the introduction of an external control. The step is carried out once for a model wastewater sample containing excrement from patients with a confirmed diagnosis of COVID-19, therefore its introduction does not lead to a significant increase in the duration and cost of sample analysis in the framework of monitoring the incidence of COVID-19 (see Table 4 in Fig. 4) ... In this case, the difference in the duration and cost of monitoring in comparison with the prototype increases with the increase in the number of samples, since the cost of the stage of determining the correction factor m does not change.

- добавлен этап определения максимальной степени разведения k образцов сточных вод, отобранных для мониторинга, путем проведения серийных разведений образцов сточных вод и определения в них наличия вирусных частиц SARS-CoV-2. Длительность процедуры и стоимость данного этапа не превышает суммарного значения длительности и стоимости исключенных этапов концентрирования пробы и внешнего контроля (см. Таблицу 4 и 5 на Фиг.4 и 5).- added a step for determining the maximum dilution of k wastewater samples taken for monitoring by serial dilutions of wastewater samples and determining the presence of SARS-CoV-2 virus particles in them. The duration of the procedure and the cost of this stage does not exceed the total value of the duration and cost of the excluded stages of sample concentration and external control (see Table 4 and 5 in Figs. 4 and 5).

- изменен по сравнению с прототипом этап расчета N - уровня заболеваемости COVID-19 . Этот этап позволяет перевести результат определения наличия SARS-CoV-2 в значение N - уровня заболеваемости COVID-19 в % по отношению к общей численности населения, при значении k - максимальной степени разбавления сточных вод и внесения поправок на значение нижнего предела метода ОВ-ПЦР-РВ - поправочного коэффициента m. Расчет производится при помощи специально разработанной формулы N = k * m.- the stage of calculating N - the incidence rate of COVID-19 has been changed in comparison with the prototype. This step allows you to translate the result of determining the presence of SARS-CoV-2 into the value of N - the incidence rate of COVID-19 in% in relation to the total population, with the value of k - the maximum dilution rate of wastewater and adjusting for the value of the lower limit of the RH-PCR method -РВ - correction factor m. The calculation is carried out using a specially developed formula N = k * m.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как на дату представления заявочных материалов заявителем из исследованного уровня техники не выявлены источники, обладающие совокупность признаков, идентичными совокупности признаков заявленного технического решения.The claimed technical solution meets the "novelty" requirement of patentability for inventions, since as of the date of submission of the application materials by the applicant, no sources have been identified from the studied prior art with a set of features identical to the set of features of the claimed technical solution.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т. к. совокупность заявленных признаков обеспечивает получение неочевидных для специалиста технических результатов, превышающих технический результат прототипа.The claimed technical solution meets the requirement of patentability "inventive step" for inventions, since the combination of the claimed features provides for obtaining technical results that are not obvious to a specialist, exceeding the technical result of the prototype.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость» предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленный способ может быть осуществлен посредством использования известных реагентов с применением стандартного оборудования и известных приемов и позволяет при достаточной простоте анализа выявлять 1 инфицированного COVID-19 человека на 10000 человек. При этом заявленный способ может быть адаптирован для любых типов сточных вод, климатических условий, коммерческих наборов для экстракции ДНК / РНК и коммерческих наборов для реакции RT-PCR и является более экономичным.The claimed technical solution meets the condition of patentability "industrial applicability" for inventions, since The claimed method can be carried out using known reagents using standard equipment and known techniques and allows, with sufficient ease of analysis, to identify 1 infected person with COVID-19 per 10,000 people. Moreover, the claimed method can be adapted for any type of wastewater, climatic conditions, commercial kits for DNA / RNA extraction and commercial kits for the RT-PCR reaction and is more economical.

Claims (16)

Способ мониторинга заболеваемости COVID-19 с использованием анализа сточных вод, заключающийся в том, что A method for monitoring the incidence of COVID-19 using wastewater analysis, which consists in на этапе 1 проводят определение поправочного коэффициента m, который является нижним пределом определения уровня заболеваемости с использованием выбранных коммерческих наборов для экстракции РНК и ОТ-ПЦР-РВ, для чего: at stage 1, the correction factor m is determined, which is the lower limit for determining the incidence rate using selected commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT, for which: готовят модельную сточную воду, prepare model waste water, проводят сбор экскрементов у p пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19 на основе клинических данных и результатов диагностики мазка из зева методом ПЦР,collecting feces from p patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 based on clinical data and the results of a pharyngeal smear diagnosis by PCR, берут аликвоты образцов экскрементов p пациентов и разбавляют модельной сточной водой в соотношении, обеспечивающем содержание экскрементов в составе образцов на уровне среднего содержания экскрементов в среднем стоке с 1 человека в сутки, смесь перемешивают механическим путем, получают образцы № 1….№ p,Aliquots of samples of feces from p patients are taken and diluted with model waste water in a ratio that ensures the content of excrements in the composition of the samples at the level of the average content of excrements in the average runoff from 1 person per day, the mixture is stirred mechanically, samples No. 1 are obtained .... No. p, далее проводят серийные разведения образцов № 1….№ p, при этом на каждом этапе серийного разведения образцы № 1...№ p разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, серию разведений продолжают до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ, then serial dilutions of samples No. 1 .... No. p are carried out, while at each stage of serial dilution, samples No. 1 ... No. p are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS-CoV-2 virus particles using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction, the dilution series is continued until the lower limit of detection by RT-PCR-RT method is reached, далее проводят усреднение значений максимальных степеней разведения для образцов № 1...№ p, при которых достигнут нижний предел определения метода ОТ-ПЦР-РВ, далее проводят расчет среднеарифметического значения максимальных степеней разведения, которое далее используется для расчета значения поправочного коэффициента m, then the values of the maximum degrees of dilution are averaged for samples No. 1 ... No. p, at which the lower limit of determination of the RT-PCR-RT method is reached, then the arithmetic mean value of the maximum degrees of dilution is calculated, which is then used to calculate the value of the correction factor m, определяют поправочный коэффициент m как отношение 100 к среднеарифметическому значению максимальных степеней разведения SARS-CoV-2-положительной пробы модельного образца сточных вод, содержащего экскременты пациентов с COVID-19; determine the correction factor m as the ratio of 100 to the arithmetic mean of the maximum dilution rates of SARS-CoV-2-positive sample of a model wastewater sample containing excrement from patients with COVID-19; затем на этапе 2 проводят мониторинг заболеваемости COVID-19, для чего then, in phase 2, the incidence of COVID-19 is monitored, for which определяют места отбора сточных вод и количество образцов сточных вод в зависимости от цели и объема тестируемой выборки для мониторинга заболеваемости населения COVID-19, determine the places of wastewater sampling and the number of wastewater samples, depending on the purpose and size of the tested sample to monitor the incidence of COVID-19 in the population, проводят отбор образцов сточных вод, sampling wastewater, проводят выделение РНК из образцов сточных вод с помощью коммерческих наборов для выделения РНК, использованных на этапе 1, isolate RNA from wastewater samples using the commercial RNA isolation kits used in step 1, проводят анализ проб на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 с помощью коммерческих наборов для проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, использованных на этапе 1,analyze samples for SARS-CoV-2 viral particles using commercial RT-PCR-RT kits used in Step 1, в случае отрицательного результата образец сточных вод признают SARS-CoV-2-отрицательным и, соответственно, уровень заболеваемости равным 0%,in case of a negative result, the wastewater sample is considered SARS-CoV-2 negative and, accordingly, the incidence rate is 0%, в случае положительного результата образец сточных вод признают SARS-CoV-2-положительным, далее готовят серийные разведения образцов сточных вод, на каждом этапе серийного разведения образцы разводят в 2-4 раза и тестируют методом ОТ-ПЦР-РВ на наличие вирусных частиц SARS-CoV-2 при помощи коммерческих наборов для экстракции РНК и проведения реакции ОТ-ПЦР-РВ, использованных на этапе 1, серию разведений готовят до достижения нижнего предела определения метода ОТ-ПЦР-РВ, определяют максимальную степень разбавления сточных вод k, in case of a positive result, the wastewater sample is recognized as SARS-CoV-2-positive, then serial dilutions of wastewater samples are prepared, at each stage of serial dilution, the samples are diluted 2-4 times and tested by RT-PCR-RT for the presence of SARS virus particles CoV-2 using commercial kits for RNA extraction and RT-PCR-RT reaction used in step 1, a series of dilutions is prepared until the lower limit of detection of RT-PCR-RT method is reached, the maximum dilution rate k of wastewater is determined, далее проводят расчет значения N - уровня заболеваемости COVID-19 по формуле N = k * m, где N - уровень заболеваемости COVID-19 в %, k - максимальная степень разбавления сточных вод, m – поправочный коэффициент на значение нижнего предела метода ОТ-ПЦР-РВ.then the value of N is calculated - the incidence rate of COVID-19 according to the formula N = k * m, where N is the incidence rate of COVID-19 in%, k is the maximum dilution rate of wastewater, m is a correction factor for the value of the lower limit of the RT-PCR method -RV.
RU2020140957A 2020-12-11 2020-12-11 Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis RU2743687C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140957A RU2743687C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140957A RU2743687C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743687C1 true RU2743687C1 (en) 2021-02-24

Family

ID=74672724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020140957A RU2743687C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743687C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011049886A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Theranos, Inc. Integrated health data capture and analysis system
RU2572227C2 (en) * 2014-03-31 2015-12-27 Николай Александрович Контаров Method for analysing and predicting development of epidemical situation caused by socially minded airborne infections

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011049886A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Theranos, Inc. Integrated health data capture and analysis system
RU2572227C2 (en) * 2014-03-31 2015-12-27 Николай Александрович Контаров Method for analysing and predicting development of epidemical situation caused by socially minded airborne infections

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AHMED W. et al. First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: A proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community // Science of the Total Environment, 18.04.2020, 728, p. 1- 8. *
BAZ-LOMBA J.A. et al. Comparison of pharmaceutical, illicit drug, alcohol, nicotine and caffeine levels in wastewater with sale, seizure and consumption data for 8 European cities // BMC Public Health, 2016, 16, p. 1 - 11. *
GONZALEZ R. et al, COVID-19 surveillance in Southeastern Virginia using wastewater-based epidemiology // Water Research, 13.08.2020, 186, p. 1 - 9. *
GONZALEZ R. et al, COVID-19 surveillance in Southeastern Virginia using wastewater-based epidemiology // Water Research, 13.08.2020, 186, p. 1 - 9. BAZ-LOMBA J.A. et al. Comparison of pharmaceutical, illicit drug, alcohol, nicotine and caffeine levels in wastewater with sale, seizure and consumption data for 8 European cities // BMC Public Health, 2016, 16, p. 1 - 11. AHMED W. et al. First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: A proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community // Science of the Total Environment, 18.04.2020, 728, p. 1- 8. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Böger et al. Systematic review with meta-analysis of the accuracy of diagnostic tests for COVID-19
Rimoldi et al. Presence and infectivity of SARS-CoV-2 virus in wastewaters and rivers
Ahmed et al. First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: a proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community
Teymouri et al. Recent advances and challenges of RT-PCR tests for the diagnosis of COVID-19
Ahmed et al. Comparison of RT-qPCR and RT-dPCR platforms for the trace detection of SARS-CoV-2 RNA in wastewater
Tiwari et al. Monkeypox outbreak: Wastewater and environmental surveillance perspective
Bivins et al. Building-level wastewater surveillance using tampon swabs and RT-LAMP for rapid SARS-CoV-2 RNA detection
Hirotsu et al. Analysis of a persistent viral shedding patient infected with SARS-CoV-2 by RT-qPCR, FilmArray Respiratory Panel v2. 1, and antigen detection
Kabue et al. Norovirus prevalence and estimated viral load in symptomatic and asymptomatic children from rural communities of Vhembe district, South Africa
Islam et al. An opinion on Wastewater-Based Epidemiological Monitoring (WBEM) with Clinical Diagnostic Test (CDT) for detecting high-prevalence areas of community COVID-19 Infections
Serin et al. Bacterial and viral etiology in hospitalized community acquired pneumonia with molecular methods and clinical evaluation
US11505834B2 (en) Method for detecting Brucella infection and application thereof
Black et al. Epidemiological evaluation of sewage surveillance as a tool to detect the presence of COVID-19 cases in a low case load setting
Maryam et al. COVID-19 surveillance in wastewater: An epidemiological tool for the monitoring of SARS-CoV-2
Kuryntseva et al. A simplified approach to monitoring the COVID-19 epidemiologic situation using waste water analysis and its application in Russia
Chattopadhyay et al. Exposure pathways to high-consequence pathogens in the wastewater collection and treatment systems
CN117305487A (en) Biomarker composition for early diagnosis of colorectal cancer and application
Wang et al. An overview of nucleic acid testing for the novel coronavirus SARS-CoV-2
CN102206713A (en) Triple fluorescence quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) detection kit and use thereof
Kisand et al. Prediction of COVID-19 positive cases, a nation-wide SARS-CoV-2 wastewater-based epidemiology study
US20230203603A1 (en) Rt-pcr detection reagent for detecting novel coronavirus, kit and detection method thereof
RU2743687C1 (en) Method of monitoring covid-19 morbidity with the use of wastewater analysis
CN102140549A (en) Real-time fluorescent quantitative PCR (Polymerase Chain Reaction) kit for adenoviruses
CN104593357B (en) For detecting nucleic acid and its application of enterovirus
Dus-Ilnicka et al. Role of laboratory medicine in SARS-CoV-2 diagnostics