Giải pháp phân tử toàn diện cho việc giám sát nước thải

Đơn vị dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực giám sát nước thải

Giải pháp phân tử toàn diện cho việc giám sát nước thải được các cơ quan y tế công cộng, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trên toàn thế giới tin tưởng.

Zymo Research là đơn vị dẫn đầu đáng tin cậy trong lĩnh vực dịch tễ học dựa trên nước thải, hợp tác cùng các tổ chức y tế công cộng hàng đầu nhằm nâng cao năng lực giám sát bệnh truyền nhiễm và phòng ngừa bùng phát dịch. Với chuyên môn vững chắc  trong hu thập và ổn định mẫu, tinh sạch acid nucleic, cũng như các phương pháp phân tích phân tử dựa trên PCR và giải trình tự thế hệ mới (NGS), chúng tôi cung cấp một bộ giải pháp toàn diện cho việc phát hiện mầm bệnh độ phân giải cao và theo dõi gen kháng kháng sinh. Dù bạn đang xây dựng năng lực nội bộ hay tìm kiếm giải pháp dịch vụ trọn gói, công nghệ và dịch vụ tích hợp của Zymo Research  luôn  được thiết kế để mang lại những kết quả chính xác tin cậy, và dễ  ứng dụng thực tiễn. Thông qua hợp tác chặt chẽ với các chuyên gia y tế lâm sàng, học thuật và y tế công cộng, chúng tôi hỗ trợ cộng đồng chủ động ứng phó với các mối đe dọa sức khỏe mới nổi, biến nước thải thành công cụ đắc lực trong việc  bảo vệ sức khỏe toàn cầu.

Một lĩnh vực mới trong giám sát sức khỏe cộng đồng.

Giám sát nước thải mang lại cái nhìn tổng quan, không xâm lấn về các mầm bệnh và gen kháng kháng sinh đang lưu hành trong cộng đồng, hỗ trợ dịch tễ học hệ gen trên quy mô lớn. Bên cạnh đó,lĩnh vực này đang cung cấp những thông tin chi tiết, có độ phân giải cao và cập nhật theo thời gian thực về diễn biến các bệnh truyền nhiễm, đồng thời góp phần củng cố hệ thống y tế công cộng.

Bước 1: Thu thập và bảo quản mẫu 

Dung dịch đệm ổn định nước thải & thiết bị thu thập mẫu

Lý tưởng cho việc lưu trữ, bảo quản và cô đặc các mẫu lỏng như nước, nước thải sinh hoạt, nước cống, nước đã qua xử lý, nước tự nhiên, nước sông, nước ngọt, nước mặn, v.v.

Dung dịch đệm ổn định nước thải (WSB) là một giải pháp bảo quản chuyên biệt, được thiết kế để duy trì tính toàn vẹn của DNA và RNA trong nhiều loại mẫu nước khác nhau, bao gồm nước thải sinh hoạt, nước cống và nguồn nước tự nhiên. WSB có khả năng bất hoạt hiệu quả các mầm bệnh đồng thời bảo toàn acid nucleic và thành phần vi sinh vật trong mẫu tới một tuần ở nhiệt độ phòng, loại bỏ nhu cầu bảo quản lạnh hoặc vận chuyển chuỗi lạnh. Dung dịch đệm chuyên dụng này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng các phương pháp siêu lọc hoặc siêu ly tâm, đơn giản hóa quá trình cô đặc mẫu lỏng dung tích lớn để phân tích phân tử. Các chai thu thập mẫu nước thải đã được chứa sẵn WSB, mang lại giải pháp tiện lợi, tích hợp cho việc thu thập, vận chuyển và lưu trữ mẫu nước thải một cách an toàn. Được tối ưu hóa cho dịch tễ học dựa trên nước thải, giám sát sức khỏe cộng đồng và nghiên cứu môi trường, các công nghệ này cung cấp một phương pháp thu thập, bảo quản và phân tích mẫu nước thải tin cậy và hiệu quả


So sánh thành phần vi sinh vật trong các mẫu nước thải theo thời gian, với và không có dung dịch đệm ổn định nước thải (WSB). Ở biểu đồ bên trái, việc sử dụng WSB giúp duy trì thành phần vi sinh vật gần như không thay đổi từ Ngày 0 đến Ngày 7. Ngược lại, ở biểu đồ bên phải, khi không có dung dịch ổn định, thành phần vi sinh vật thay đổi đáng kể theo thời gian, có thể gây ra sai lệch trong các nghiên cứu dịch tễ học dựa trên nước thải.

DNA/RNA Shield™

Lý tưởng cho việc lưu trữ, bảo quản và xử lý các mẫu rắn như màng lọc nước, chất rắn trong nước thải, bùn, mẫu nước cô đặc, v.v.

DNA/RNA Shield™ bảo quản acid nucleic ở nhiệt độ phòng ngay từ thời điểm thu thập mẫu, loại bỏ nhu cầu vận chuyển lạnh và giúp giảm chi phí vận chuyển. DNA được duy trì ổn định ít nhất hai năm, trong khi RNA được bảo quản tới 30 ngày. 

Các mẫu rắn từ nước thải sau khi thu thập và đồng nhất trong DNA/RNA Shield™ có thể được chuyển trực tiếp sang quy trình phân giải và tinh sạch acid nucleic. Ngoài ra, dung dịch đệm này còn bất hoạt hoàn toàn các mầm bệnh bao gồm virus, vi khuẩn, nấm và ký sinh trùng, đảm bảo an toàn khi thao tác mẫu. Dung dịch ổn định cũng giúp bảo vệ mẫu khỏi nguy cơ phân hủy do chu kỳ đông rã đông hoặc các sự cố tủ đông không mong muốn, duy trì tính toàn vẹn của mẫu để phân tích chính xác và tin cậy.

Thành phần vi sinh vật trong mẫu phân vẫn không thay đổi sau một tháng bảo quản ở nhiệt độ phòng khi được thu thập và lưu trữ trong DNA/RNA Shield™. DNA được tách chiết từ các mẫu này đã được phân tích bằng giải trình tự gen 16S rRNA, xác nhận rằng DNA/RNA Shield™ bảo toàn nguyên vẹn vật liệu di truyền ngay từ thời điểm thu mẫu và ngăn ngừa phân hủy acid nucleic. Điều này khiến sản phẩm trở nên lý tưởng cho các quy trình phân tích yêu cầu độ nhạy cao ở các bước tiếp theo, như giải trình tự thế hệ mới (NGS) và RT-PCR.

Bất hoạt hiệu quả virus, vi khuẩn và nấm

Virus, vi khuẩn và nấm men đều bị bất hoạt bởi DNA/RNA Shield™. Các mẫu chứa tác nhân gây bệnh đã được xử lý trong 5 phút với DNA/RNA Shield™ hoặc PBS. Hàm lượng (PFU) sau đó được xác định bằng phương pháp đếm mảng plaque assay. Kết quả này đã được xác nhận bởi D. Poole và Giáo sư A. Mehle, Khoa Vi sinh Y học và Miễn dịch, Đại học Wisconsin, Madison (các chủng cúm A–D); L. Avena và Tiến sĩ A. Griffiths, Khoa Virus học và Miễn dịch, Viện Nghiên cứu Y sinh Texas (Ebola); H. Oh, F. Diaz và Giáo sư D. Knipe, Chương trình Virus học, Trường Y Harvard (HSV-1/2); và Zymo Research Corporation (E. coli, L. fermentum, B. subtilis và S. cerevisiae).

 *Lưu ý: Biểu đồ này chỉ hiển thị kết quả bất hoạt E. coli. Mỗi loại vi sinh vật đã được kiểm tra độc lập và được tổng hợp vào cùng một biểu đồ để thuận tiện. Các chủng vi khuẩn được nuôi với mật độ 10^8 – 10^9 tế bào và nấm men được nuôi với mật độ 10^7 – 10^8 tế bào.
Bước 2: Tách chiết DNA/RNA 

Quick-DNA/RNA™ Water Kit

Bộ kit Quick-DNA/RNA™ Water cho phép tinh sạch acid nucleic không chứa chất ức chế một cách hiệu quả từ các mẫu nước dung tích lớn. Được thiết kế để tách chiết tổng thể acid nucleic từ virus, vi khuẩn, nấm và các tác nhân gây bệnh lây truyền qua nước khác, bộ kit này phù hợp với nhiều loại mẫu, bao gồm nước có sinh khối thấp, nước thải thô, nước cống, bùn, nước đã qua xử lý, nước tự nhiên, nước sông, nước ngọt và nước mặn. Với công nghệ loại bỏ chất ức chế tiên tiến, Quick-DNA/RNA™ Water Kit thu nhận DNA và RNA chất lượng cao, đáp ứng cho các ứng dụng đòi hỏi độ nhạy như NGS, qPCR, ddPCR, RT-qPCR và RT-ddPCR.

Giải pháp tinh sạch tin cậy và tối ưu hóa quy trình

Khả năng phát hiện virus vượt trội trong nước thải

Bộ kit Quick-DNA/RNA™ Water nâng cao khả năng phát hiện tác nhân virus trong nước thải. A) Phương pháp PCR kỹ thuật số đã định lượng SARS-CoV-2 tự nhiên (gen N2) trong các mẫu nước thải được tách chiết bằng bộ kit Quick-DNA/RNA™ Water và các bộ kit thương mại khác (n=3), sử dụng bộ Bio-Rad™ PREvalence ddPCR™ SARS-CoV-2 Wastewater Quantification Kit. B) SARS-CoV-2 đã bất hoạt bằng nhiệt được bổ sung vào các mẫu nước thải đầu vào không chứa virus ở nhiều nồng độ khác nhau. Lượng RNA virus thu hồi được định lượng bằng RT-qPCR sử dụng bộ kit Quick SARS-CoV-2 Multiplex, kết quả thể hiện dưới dạng số bản sao bộ gen tương đương trên mỗi phản ứng PCR. Bộ kit Quick-DNA/RNA™ Water là lựa chọn lý tưởng cho giám sát SARS-CoV-2 trong nước thải, giúp thu hồi hiệu quả acid nucleic của virus.

Thu hồi acid nucleic vi khuẩn và nấm với độ nhạy cao
Bộ kit Quick-DNA/RNA™ Water cho phép thu hồi hiệu quả DNA của vi khuẩn và nấm từ nước thải. Candida auris và Mycobacterium tuberculosis đã được bổ sung vào các mẫu nước thải đầu vào (10 mL) với các nồng độ khác nhau, trong khi các tác nhân này hoàn toàn không có trong mẫu nước thải gốc. Acid nucleic sau đó được tách chiết và tinh sạch bằng bộ kit Quick-DNA/RNA™ Water
A) Hiệu suất thu hồi DNA vi khuẩn được đánh giá và định lượng bằng qPCR sử dụng bộ Femto Bacterial DNA Quantification Kit. 

B) C. auris (nấm) và M. tuberculosis (vi khuẩn) được đo lường bằng qPCR với các cặp mồi đặc hiệu, kết quả được thể hiện dưới dạng số đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU) trên mỗi phản ứng PCR.

Bước 3: Tạo dữ liệu phân tử
Phân tích hệ vi sinh (Microbiome profiling)

Các bộ kit và dịch vụ chuẩn bị thư viện NGS của chúng tôi giúp đơn giản hóa quá trình phân tích hệ vi sinh, giảm thiểu thời gian thao tác và tối ưu hóa quy trình giám sát nước thải. Được thiết kế tối ưu cho hiệu suất, công nghệ chuẩn bị thư viện siêu nhanh đảm bảo quy trình liền mạch cùng với kết quả chính xác, nhất quán. Đối với các nhu cầu dịch vụ trọn gói, chúng tôi cung cấp giải pháp NGS toàn diện từ tinh sạch DNA/RNA, chuẩn bị thư viện, giải trình tự cho đến phân tích tin sinh học nâng cao. Hợp tác cùng đội ngũ chuyên gia của chúng tôi để đảm bảo dữ liệu chính xác và tin cậy cho dự án dịch tễ học dựa trên nước thải của bạn.

Bước 4: Phân tích tin sinh học

Giám sát mầm bệnh

Quy trình phân tích tin sinh học của Zymo Research dành cho giám sát nước thải cho phép phát hiện và định lượng toàn diện các mầm bệnh vi sinh vật, bao gồm virus, vi khuẩn và các gen kháng kháng sinh. Các công cụ này hỗ trợ theo dõi chi tiết các biến thể và dòng chủng, cung cấp những thông tin quan trọng về tiến hóa và lây truyền của mầm bệnh. Bằng cách tích hợp dữ liệu giải trình tự với thông tin thời gian và không gian, hệ thống còn giúp nhận diện xu hướng biến động của quần thể vi sinh vật, mang lại dữ liệu giá trị phục vụ công tác ra quyết định y tế công cộng và ứng phó dịch bệnh.

VirSieve

Quy trình phân tích tin sinh học mã nguồn mở, lý tưởng cho việc phát hiện các biến thể virus.

VirSieve là một công cụ tin sinh học mã nguồn mở được thiết kế để phát hiện các biến thể hệ gen với độ nhạy cao trong các loại mẫu phức tạp như nước thải. Mặc dù hiện tại được tối ưu hóa cho SARS-CoV-2, công cụ này có thể thích ứng với nhiều loại virus khác nhau, mang đến phương pháp phát hiện và xác định đột biến virus một cách hiệu quả. Quy trình tự động hóa các bước chính như căn chỉnh trình tự, cắt mồi (nếu cần), gọi biến thể và chú giải, với trọng tâm là phân biệt rõ giữa các đột biến sinh học thực sự và các kết quả sai lệch hoặc giả tạo từ quá trình giải trình tự. Được xây dựng trên nền tảng các container phần mềm, VirSieve tích hợp sẵn bộ dữ liệu tham chiếu, đảm bảo tính nhất quán giữa các lần phân tích và giữa các phòng thí nghiệm. 

So sánh các quy trình phân tích tin sinh học cho nước thải

 

So sánh hai quy trình phân tích tin sinh học VirSieve và iVar trong giám sát SARS-CoV-2 và nhận diện chủng virus từ nước thải dưới các mức sai số PHRED tăng dần. VirSieve đạt điểm MIQ (MIQ Score System | ZYMO RESEARCH – Zymo Research International) cao hơn so với iVar, đặc biệt ở mức sai số thấp (q0.1), cho thấy độ tin cậy vượt trội khi xử lý dữ liệu giải trình tự nhiễu.

Bài viết khác

Du Lịch Ninh Bình (10/2023)

Vào tháng 10 năm 2023, công ty chúng tôi đã tổ chức một chuyến đi team-building đến Ninh Bình. Chuyến đi đã mang đến cho đội ngũ của chúng tôi cơ hội gắn kết, làm

Đọc thêm »