人类废物通过污水溢流或雨水径流最终进入河流和湖泊，这是主要的公共卫生隐患。因此，必须持续测试水体和样本中是否存在人类粪便污染。传统上，检测粪便污染的方法是通过检测粪便指示细菌（FIB），如大肠杆菌，将一滴样本水加入微生物培养基中。虽然FIB检测便宜且简单，但该方法无法检测低水平污染，也无法确定污染源。
微生物源追踪（MST）有潜力克服这些挑战，通过检测特定宿主物种的生物标志物——通常是蛋白质、DNA或RNA片段——MST可以检测废水、饮用水、湖泊等中的低水平污染，并识别宿主，即使涉及多种物种的粪便也是如此。
crAss-like噬菌体（CLPs）是一类感染细菌的病毒，被认为是MST标记的有前景的一组。CLPs是人类肠道中最丰富的噬菌体，许多CLPs仅存在于人类肠道（和粪便）中。尽管已知有几个CLP群体，但只有称为I属的一个群体被用作MST标记。这引发了关于其他CLP群体是否也能作为MST标记及其与I属相比的可行性的问题。
现在，在一项新研究中，来自韩国忠南国立大学的Koo Ok Kyung博士和Kim Dong Woo，与来自庆尚国立大学的Kang Yang Jae和Woo Dong U合作，开发了一种使用CLPs的新MST检测方法，该方法能够特异性检测受人类粪便污染的水。该方法使用聚合酶链反应（PCR）检测CLP DNA，使其成本效益高、选择性强且易于操作。该研究于2024年11月15日发表在《水研究》第266卷，并于2024年8月24日在线发布。
“本研究的主要目的是提高评估特定粪便污染检测方法的有效性和准确性，”Kim Dong Woo表示。他进一步补充道：“一个强大的MST标记将大大有助于我们减轻受粪便污染水源带来的健康风险的能力。”
为了测试该方法的有效性，研究人员收集了选定的人类志愿者的粪便样本。实验还纳入了来自狗、鹿、猫、鸟和浣熊等野生动物的粪便样本，以测试检测方法的选择性。然后进行DNA提取和测序，以检测和分类CLP病毒基因。在人类肠道病毒中鉴定出13个不同的CLP群体。科学家们使用这些CLPs作为模板，开发了特定的PCR检测标记，并测试了它们检测人类粪便污染的能力。
这项研究的结果令人鼓舞。CLPs在91.52%的人类粪便样本中被发现，而在所有动物样本中均未发现，除了浣熊。在鉴定出的13个CLP群体中，VI属存在于64.4%的样本中，几乎是I属（37.28%）的两倍。此外，所有13个CLP群体在其基因序列中显示出一定的相似性，称为主要头蛋白基因。这意味着单个标记可用于检测多个污染群体。
“我们的方法表明，VI属是韩国民众中有效的MST标记。通过PCR检测VI属CLPs的主要头蛋白基因，甚至I属，可以成为监测水体中人类粪便污染的一种实用方法。我预计，随着时间的推移，我们的方法可以通过战略性筛查污水、废水和各种环境样本，改善卫生法规并降低公共卫生成本，”Koo Ok Kyung博士总结道。
总之，科学家们得出结论，CLPs，尤其是VI属，可以用作有效的MST标记，能够特异性检测人类粪便污染。这一发现值得注意，因为特定于人类且选择性针对的MST标记可以显著影响卫生法规，通过其在筛查污水、废水和各种环境样本中的应用，降低公共卫生成本。
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