A Covid idején a laikus közönség is megismerte, hogy a szennyvíz vizsgálata milyen fontos eszköz a kórokozók koncentrációjának nyomon követésére, és a kezeletlen szennyvíz egyre jelentősebb forrása az anonim egészségügyi megfigyeléseknek a nagyvárosi lakosság körében. Az erre alkalmazott PCR-módszerek hátránya azonban, hogy egyszerre csak egy adott kórokozót képesek kimutatni. Ezzel szemben a metagenomikai alapú módszerek – amelyek a metagenomot, vagyis az adott mintában található élőlények DNS-állományának (genomjának) összességét vizsgálják – lehetővé teszik akár több ezer potenciális patogén egyidejű nyomon követését is.
Honnan származik a minta?
Egy európai együttműködés keretében az ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék kutatói átfogó tanulmányban mutatták be a szennyvízben előforduló fertőző betegségek monitorozására fejlesztett új módszert. Csabai István kutatócsoportjában dolgozó Becsei Ágnes közreműködésével zajló vizsgálat során a VEO H2020 európai kollaboráció kutatói metagenomikai módszerekkel vizsgálták, hogyan segíthet a szennyvízben található baktériumközösségek viselkedésének elemzése a jövőbeli járványok megelőzésében – áll az ELTE közleményében, a kutatásról szóló cikk a Nature Communications folyóiratban jelent meg.
![](data:image/svg+xml;charset=utf-8,<svg height="2333" width="3507" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" version="1.1"/>)
A Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telepről három év alatt gyűjtött minták mellett még négy másik európai város – Bologna, Koppenhága, Róma és Rotterdam – mintáit elemezték egy új metagenomikai megközelítéssel, amely a baktériumközösségek változásait követi nyomon. Az adatok kinyerése azonban nem egyszerű feladat, hiszen a szennyvíz összetett közeg, amelybe emberekből, állatokból, növényekből, valamint a talajból és a csatornarendszer saját élővilágából is kerülnek baktériumok, ráadásul a szennyvíz bakteriális összetétele időben is változó. A kutatás során kidolgozott módszerrel ugyanakkor meghatározható, hogy
Több milliót egyszerre
Ennek érdekében a szennyvízminták DNS-tartalmát szekvenálják, majd a szekvenciákból bioinformatikai módszerekkel rekonstruálják az egyes mintákra és helyszínekre jellemző baktériumok genomjait. Ezt követően a baktériumokat hálózatelméleti módszerekkel közösségekbe rendezik. A közösségek vizsgálata során világossá vált, hogy minden városnak megvannak a saját, egyedi baktériumközösségei, amelyek közül egyesek szezonálisan jelennek meg a szennyvízben. Emellett a potenciálisan azonos forrásból származó baktériumok jellemzően egy közösségbe rendeződnek, például az emberi bélmikrobiomból származó baktériumok különálló közösségeket alkotnak.
Ezek a megfigyelések különösen fontosak, hiszen bár a metagenomikai alapú vizsgálatok jelenleg még költségesebbek, óriási potenciállal bírnak a környezeti monitorozás területén, mivel lehetővé teszik a szennyvízben található több millió mikroorganizmus egyidejű vizsgálatát. Ráadásul a módszer értéke az idő előrehaladtával növekszik, a folyamatosan gyűjtött adatok révén egyre pontosabb elemzések végezhetők majd, miközben a fajlagos költségek is csökkennek.