技术解读｜污水多病原监测：从新冠到诺如，如何实现“一水多检”精准预警？
发布时间：
2025-12-05
在公共卫生监测领域，污水基因组分析正逐步成为追踪病原体传播与演化的关键技术手段。面对新冠变异株的持续涌现、流感病毒的重组风险、猴痘疫情的突发威胁以及诺如病毒的聚集性传播，单一的临床监测体系已难以满足早期预警需求。
作为一项可覆盖社区级人群、成本效益高且无创的监测方案，污水病原分析通过捕获排泄物中的病毒核酸片段，实现对区域感染趋势的无偏倚评估。下文将系统阐述宏微特斯在污水多病原监测方面的技术路径与实际应用进展。
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污水监测的不可替代性：
从“被动响应”到“主动预警”的范式升级
传统病原监测依赖临床就诊样本，存在报告延迟、覆盖偏差及检测标准不一等局限。相比之下，污水监测具备以下几项显著优势：
人群覆盖全：单一样本可反映数万至数十万人的排泄物汇总信号；
预警时间早：研究表明，污水病毒信号可比临床诊断提前1–2周；
无创且匿名：不涉及个体隐私，适用于敏感场所常态化监测；
多病原并行：一份样本可同时检测多种目标病原，实现“一水多检”。
以新冠病毒为例，多项研究证实，污水中的SARS-CoV-2 RNA浓度与区域发病率高度相关（Karthikeyan et al., Nature 2022）。在奥密克戎变异株流行期间，污水数据甚至早于临床报告识别出新兴亚型的社区传播。
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新冠监测：从“看见”到“看清”，精准量化变异株动态
针对新冠病毒，宏微特斯采用加州大学开发的Freyja定量系统，基于非负最小二乘法（NNLS） 构建回归模型，实现对混合样本中各变异株比例的精确解析。在实际项目中，我们对比了北京某疾控2024年8–10月临床样本流行株分布（下图左）与GISAID数据库中同期约5000例中国样本（下图右），发现XDV重组株持续保持较高比例，JN.1谱系逐渐下降，LB与KP谱系呈现上升趋势——污水数据与临床趋势高度一致，进一步验证了该技术路径的可靠性。
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不止于新冠：猴痘、流感、诺如的监测新场景
猴痘
作为疾控紧急布控任务，猴痘病毒的污水监测已在多个城市开展。宏微特斯通过优化探针设计与捕获流程，在低病毒载量环境下仍可稳定检出特异信号，证实了污水监测在非呼吸道病毒领域的适用性。流感
针对H3N2等季节性流感病毒，我们开展了外环境污水监测。尽管样本数据量有限，系统仍能清晰呈现主流株与次要株的分布情况，为疫苗株筛选与流行趋势研判提供数据支持。
单个样本的流行株相对丰度
诺如
宏微特斯率先将污水监测技术应用于诺如病毒。该病毒是急性胃肠炎的主要病原，具有排毒量大、环境耐受性强、易引发聚集性疫情等特点。
通过污水监测可实现：
区域暴发预警：在学校、社区等重点场所提前发出风险信号；
基因分型追踪：区分GII.4、GII.17等流行株，助力精准防控；
无创常态化监控：弥补临床报告报告延迟与漏报的监测缺口。
目前，我们已在南方多个城市的污水样本中稳定检出诺如病毒并完成基因分型。
某疾控污水中诺如病毒测序、组装、分型结果
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宏微特斯技术路径：从样本到报告的全流程解析
我们建立了从采样到分析的全流程标准化操作体系：
样本前处理：病毒富集与RNA提取
建库与测序：采用多重PCR或探针捕获技术提升检测灵敏度
生物信息学分析：数据质控 → 去宿主序列 → 变异检测 → 丰度估算（基于Freyja）
结果解读与报告：变异株动态可视化 + 传播风险等级评估
宏微特斯病原检测全流程解决方案
宏微特斯外环境分析软件
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展望：污水监测作为“城市免疫系统”的核心感知层
从新冠、猴痘到流感、诺如，宏微特斯正在构建一个多病原、广覆盖、高时效的污水监测网络。未来，我们将进一步整合包括呼吸道合胞病毒、麻疹病毒等在内的多源监测数据，推动公共卫生体系从“事后处置”向“事前预警”的转变。
正如我们在多项监测实践中反复验证的结论：污水是群体健康的真实镜像，数据是科学决策的根本依据。
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