폐수 모니터링으로 식품매개 질병을 감지할 수 있습니다

1940년대에 소아마비를 모니터링하는 데 처음 사용된 폐수 감시는 매우 강력한 질병 모니터링 도구임이 입증되어 미국 질병통제예방센터(CDC)는 2020년 9월에 SARS-CoV-2 모니터링을 지원하기 위해 국가 폐수 감시 시스템을 구축했습니다. 이제 펜실베이니아 주립대와 펜실베이니아 보건부의 과학자 팀은 가정용 하수 모니터링이 식품 매개 병원균에도 유용하다는 것을 보여주었습니다.

연구진은 오늘(9월 19일) 임상미생물학저널 에 발표한 연구 결과에 따르면 , 2022년 6월 펜실베이니아 중부의 두 폐수 처리 시설 샘플에서 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica) 박테리아가 검출됐다고 보고했습니다.

"비장티푸스성 살모넬라는 전 세계적으로 위장염의 흔한 원인이지만, 이 질병에 대한 현재 감시는 최적이 아니므로, 이 연구에서 우리는 이 식품 매개 병원균에 대한 감시를 강화하기 위해 폐수 모니터링의 유용성을 평가했습니다." 펜실베이니아 보건부의 수석 역학자이자 펜실베이니아 주립대 농업 과학 대학 식품 과학과의 제휴 연구원인 은쿠치아 미카나타가 말했습니다. "이 연구에서 우리는 이 식품 매개 병원균에 대한 감시를 강화하는 도구로서 폐수 모니터링을 탐구했습니다. 폐수 검사는 무증상 개인에게서도 지역 사회에서 유행하는 감염성 질병의 흔적을 감지하여 잠재적 발병에 대한 조기 경보 시스템을 제공할 수 있습니다."

의료 서비스 제공자는 살모넬라증 사례를 보고해야 하지만, 많은 사례가 감지되지 않습니다. 동물과 인간의 내장에 서식하는 살모넬라균은 대변으로 배출됩니다. CDC는 살모넬라균이 미국에서 매년 약 135만 건의 감염, 26,500건의 입원, 420건의 사망을 유발한다고 추정하는데, 이는 주로 오염된 음식을 통해 발생합니다.

2022년 6월, 연구원들은 펜실베이니아 중부의 두 처리 시설에서 일주일에 두 번 수집한 원시 하수 샘플을 비장티푸스성 살모넬라균에 대해 테스트하고 전체 게놈 시퀀싱을 사용하여 분리균을 특성화했습니다. 그들은 폐수 샘플에서 43개의 살모넬라 분리균을 회수하여 게놈 분석을 통해 유사성에 따라 미생물을 그룹화한 7개의 세로바로 구분했습니다. 분리균 중 8개, 즉 약 20%는 베일돈이라는 희귀한 살모넬라균에서 유래했습니다.

연구자들은 폐수에서 분리된 비장티푸스성 살모넬라균과 살모넬라증 환자의 유사한 박테리아 간의 유전적 연관성과 역학적 연관성을 평가했습니다. 폐수에서 분리된 살모넬라 바일돈 세로바는 같은 기간에 해당 지역에서 살모넬라증 발병과 관련된 환자에서 발견된 유사한 박테리아와 유전적으로 구별할 수 없었습니다. 폐수에서 분리된 살모넬라 바일돈과 국가 발병 감지 데이터베이스에 있는 42개의 발병 관련 분리균은 동일한 유전적 구성을 가지고 있었습니다. 42개의 발병 관련 분리균 중 하나는 약 17,000명이 이용하는 폐수 연구 샘플 수집 유역에 거주하는 환자에게서 채취되었습니다.

살모넬라 바일돈은 희귀한 세로바로, 5년 동안 전국적으로 1% 미만의 사례에서 보고되었다고 연구의 첫 번째 저자인 미카나타는 언급했습니다. 그는 이 연구가 정의된 인구의 하수를 모니터링하여 살모넬라 감염의 증거에 대한 기존 감시 방법을 보완하고 발병 범위를 결정하는 데 가치가 있음을 보여준다고 지적했습니다.

"전체 게놈 시퀀싱을 사용하여, 우리는 살모넬라 바일돈 변종 균주가 비슷한 시간대에 발생한 발병 균주와 클러스터링된다는 것을 보여주었습니다."라고 그는 말했습니다. "사례 보고는 주로 펜실베이니아에서 이루어졌고, 한 개인은 처리 시설 유역 내에 살았습니다. 이 연구는 감염성 질병의 영향을 받는 커뮤니티를 식별하기 위해 공공 보건 기관을 지원하는 가정용 하수 감시를 사용하는 것에 대한 지원을 제공합니다."

식품 과학 교수이자 이 연구의 수석 저자인 에드 더들리는 이러한 발견이 폐수 모니터링이 식품 매개 질병 발병에 대한 조기 경보 시스템으로서의 잠재력을 강조한다고 말했으며, 의사와 실험실에서 사례를 보고하기도 전에 가능하다고 말했습니다. 펜실베이니아 주립 대학의 대장균 참조 센터를 이끄는 더들리는 이러한 사전 예방적 접근 방식을 통해 보건 당국이 오염된 식품의 출처를 신속하게 추적하여 궁극적으로 영향을 받는 사람의 수를 줄일 수 있다고 제안했습니다.

"하룻밤 사이에 일어나지는 않겠지만, 저는 많은, 아니 대부분의 가정용 폐수 처리 시설에서 다양한 질병의 증거를 모니터링하기 위해 처리되지 않은 하수 샘플을 제공하는 미래를 예상합니다."라고 그는 말했습니다. "여기에는 우리의 시범 연구와 마찬가지로 공공 보건 기관, 학계, 연방 기관 간의 협력이 필요할 것입니다. 저는 이것을 팬데믹에서 얻은 또 다른 중요한 교훈으로 봅니다."

펜실베이니아 주립 대학의 연구에 기여한 사람은 식품 과학과 조교수인 Jasna Kovac, 식품 안전과 Lester Earl과 Veronica Casida 경력 개발 교수, Dudley 연구실의 박사후 연구원인 Erin Nawrocki와 Yezhi Fu, 식품 과학과 학부 연구원인 Zoe Goldblum, 펜실베이니아 보건부 감염병 역학과의 Nicholas Cesari입니다.

CDC, 미국 식품의약국, 미국 농무부 산하 국립식품농업연구소가 이 연구에 자금을 지원했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240920122202.htm