Qua quá trình phân tích gene của một tác nhân truyền nhiễm, phương pháp này có thể giúp phát hiện các đột biến mới - dẫn đến sự xuất hiện các biến thể mới. Trước đại dịch COVID-19, phương pháp giải trình tự gene chủ yếu được sử dụng để phân tích các vi sinh vật như vi khuẩn kháng kháng sinh và virus cúm A.
Mặc dù các loại vaccine ngừa COVID-19 hiện hành vẫn phát huy hiệu quả đối với các biến thể này, song nhiều biến thể mới của virus SARS-CoV-2 có khả năng lây lan cao hơn, gây bệnh nặng hơn, giảm trung hòa kháng thể, giảm đáp ứng điều trị và/hoặc giảm hiệu quả vaccine. Do đó, giới khoa học cho rằng phương pháp giải trình tự gene sẽ giúp xác định và theo dõi các biến thể của virus SARS-CoV-2, giúp các nhà dịch tễ học dự đoán và kiểm soát sớm sự lây lan của virus này.
Giải trình tự gene của virus SARS-CoV-2 vốn được thực hiện thông qua giải trình tự toàn bộ bộ gene (WGS) của các mẫu được phân loại, sử dụng acid ribonucleic (RNA) còn sót lại từ các xét nghiệm RT-PCR. Tính đến tháng 1/2022, các nhà khoa học đã giải trình tự và công bố hơn 7 triệu bộ gene của virus SARS-CoV-2 trên cơ sở dữ liệu GISAID. Các trình tự gene này đã đóng góp cho khoa học những hiểu biết sâu sắc về sự tiến hóa và dịch tễ học của virus SARS-CoV-2.
Tuy nhiên, ngay cả ở các nước phát triển, phương pháp giải trình tự gene trong phòng thí nghiệm vẫn còn tốn kém. Do đó, ý tưởng giải trình tự gene ở nước thải có thể giúp tiết kiệm chi phí và mang lại hiệu quả, đặc biệt trong bối cảnh dịch COVID-19 diễn biến khó lường, gây nhiều trở ngại cho đời sống con người.
Virus SARS-CoV-2 chứa trong hơn 50% chất thải của con người. Do đó, vật liệu di truyền RNA của SARS-CoV-2 có thể được chiết xuất và định lượng bằng RT-PCR thông qua các mẫu được lấy từ nhà máy xử lý nước thải hoặc trong hệ thống cống nước. Kết quả từ các xét nghiệm này tương ứng với sự gia tăng hoặc giảm xuống ở các ca mắc COVID-19.
Trong nghiên cứu gần đây được công bố trên trang web y khoa medRxiv, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng giải trình tự gene ở nước thải có thể được áp dụng để phát hiện các biến thể của virus SARS-CoV-2 như Alpha và Delta. Dù việc tiến hành giải trình tự ở môi trường nước thải chưa đưa ra những kết luận thống nhất, song hướng nghiên cứu này có những ưu điểm vượt trội như tiết kiệm chi phí và hạn chế sai lệch do tần suất thử nghiệm. Trên thực tế, giải trình tự gene tại phòng thí nghiệm vẫn cho hiệu quả cao hơn và có thể truy vết được tiếp xúc.
