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Enregistrement W4416086144 · doi:10.1101/2025.11.07.25339787

Predicting COVID-19 case counts using SARS-CoV-2 genetic diversity from wastewater

2025· preprint· W4416086144 sur OpenAlexaffabout
Sana Naderi, Steven Gregory Sutclliffe, Gavin M. Douglas, Sukriye Celikkol Aydin, Inès Levade, Judith Fafard, Lila Naouelle Salhi, Fernando Sanchez-Quete, Sarah J. Reiling, Ju‐Ling Liu, Marc-Denis Rioux, David Dreifuss, Ivan Topolsky, Niko Beerenwinkel, Selena M. Sagan, Stephanie K. Loeb, Peter A. Vanrolleghem, Sarah Dorner, Dominic Frigon, Jiannis Ragoussis, B. Jesse Shapiro

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2025
Typepreprint
Langue
DomaineMedicine
ThématiqueSARS-CoV-2 detection and testing
Établissements canadiensUniversité LavalUniversity of British ColumbiaUniversité du Québec à RimouskiPolytechnique MontréalMcGill Genome CentreInstitut National de Santé Publique du QuébecUniversity of New BrunswickMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPopulationSampling (signal processing)Genetic diversityPredictive valuePrimer (cosmetics)Viral loadWastewater

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Wastewater monitoring is a promising, cost-effective method for pathogen surveillance, particularly when individual patient testing is limited. A typical approach is to estimate viral concentrations using PCR-based quantification of viral nucleic acids. This approach has been successfully used during the ongoing COVID-19 pandemic to track, and even predict, waves of infection in a community. Although simple in principle, PCR-based quantification can be noisy and susceptible to false-negatives when mutations interrupt primer binding sites. Here we compare PCR-based quantification to whole-genome sequencing of SARS-CoV-2 to predict the number of positive COVID-19 cases in a local region. To do so, we calculate a simple population genetic metric as a proxy for population expansion: the number of polymorphic nucleotide sites in the viral genome, referred to as the number of segregating sites. We show that the number of segregating sites is predictive of COVID-19 case counts from up to 5-8 days prior, in 6 out of 10 wastewater sampling locations across the province of Quebec, Canada tracked over a mean period of ∼280 days. By contrast, PCR-based viral concentrations were not significantly predictive at any sampling location in Quebec. In an independent Swiss wastewater dataset sampled over a similar duration, both segregating sites and PCR-based quantification were predictive of future case counts in 5 out of 6 locations. Together, these results suggest that PCR-based approaches may be more sensitive to region-specific differences in sampling frequency and quality, whereas sequencing-based approaches may be more robust leading indicators of infection counts. Importance Wastewater monitoring of pathogens is an increasingly important part of the epidemiological surveillance toolkit. It typically involves quantifying pathogens in wastewater by PCR, an approach that is relatively simple but can be noisy and prone to false-negatives. Here we explore an alternative approach, based on quantifying viral genetic diversity by whole-genome sequencing SARS-CoV-2 from wastewater. Using wastewater samples from Quebec and Switzerland, we show that a simple metric of genetic diversity (which tracks with population expansion and does not require any pre-defined database of viral variants) is predictive of COVID-19 case counts about a week in advance, in a majority of sampled locations. While sequencing may be more costly and labor-intensive than PCR, it provides a robust and informative tool for wastewater-based epidemiology.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,410
Score d'incertitude au seuil0,816

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,113
Tête enseignante GPT0,342
Écart entre enseignants0,229 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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