[미국] 피츠버그대, 식수 시스템 병원균 보존 원인 꺼내기 프로젝트 중단

헤이그 교수를, 식수 관련 병원체 연구를 위해 미 국립과학재단으로부터 55만 달러 지원받아

5개년 프로젝트 적용…식수 처리 공정·공급 시스템이 병원체에 영향을 미치는 영향 및 개선된 처리 공정 개발에 중점을 둡니다.

피츠버그대학교 헤이그 교수형은 식수 시스템 병원균 보존 원인을 인용하기 위해 프로젝트를 중단했다. [사진출처(사진 출처) = 픽사베이(Pixabay)]

식수는 중앙 처리장에서 '처리된 핸들러'와 라이브러리 컨테이너의 처리를 관리한 후, 트럭에서 염소나 클로라민과 같은 처리제를 투입해 배수 시스템 및 컨테이너의 서버 성장을 제어합니다.

이러한 처리에도 불구하고 주 및 특정 규정을 밝히는 식수에는 여전히 많은 종류의 참가자가 포함되어 있습니다. 대부분의 생존자들은 퍼포먼스에 무해하지만, 소수 영역 보호자에게 영향을 미치는 식수 관련 병원체(DWPI)와 같은 일부 클러스터는 매년 14만5천 건 요구하도록 하겠고 북억 달러의 의료 의무를 이행합니다.

헤이븐그(Sarah Haig) 미국 피츠버그대학교(University of Pittsburgh) 스완슨 공과대학(Swanson School of Engineering)의 토목 및 환경 공학과 조교수는 일부 DWPI가 어떻게 식수 처리 과정에서 음극을 수 있는지를 확인하고 응원에 빠지는 것을 손가락 절단 처리 과정을 개선하기 위해 미국 국립 과학 재단(NSF)에서 55만 달러의 즉각적인 경력 개발 상(Faculty Early Career Development Award)을 지원합니다.

DWPI의 정도

표시의 DWPI가 오른쪽으로, 특히 레지오넬라 뉴모필라(Legionella Pneumophila)와 비결핵 항산균(Nontuberculous Mycobacteria, NTM)은 경고를 가장 많이 경고하며 치료에 도움이 됩니다.

인체는 이러한 병원체가 유입되는 것을 막을 수 있지만 암, HIV와 같은 면역억제 질환 환자나 COPD와 같은 기존 호흡기 질환 환자의 경우 이러한 병원체가 생물학적 방어 메커니즘을 피할 가능성이 높다. 한 가지 가능한 설명은 이러한 병원체가 식수 처리와 인간 면역 체계를 피하기 위해 사용하는 메커니즘이 중복된다는 것이다.

헤이그 교수는 "소독 과정은 화학적 산화 스트레스라는 과정을 통해 세포를 손상시켜 미생물을 죽인다”며 “인간의 면역 체계는 실제로 병원균을 죽이기 위해 동일한 절차를 사용하지만, 이러한 유사성에도 불구하고 식수 처리에서 산화 스트레스 요인에서 살아남는 DWPI가 사람의 몸에서 동일하게 작용할 수 있는지는 아직 알려지지 않았다.

이어 “기본적으로 환경에서 낮는 수준의 항생제 노출이 항생제 내성 '수퍼버그'를 발생시키는데 기여한다는 것이 이번 연구의 이론"이라며 "따라서 처리시설의 산화 스트레스에서 살아남은 DWPI가 면역계의 병원체 사멸 메커니즘에 더 강한 저항성을 갖는 병원체로 이어질 가능성이 있다"고 설명했다.

DWPI를 막기 위한 새로운 시스템 설계

헤이그 교수 연구팀은 파일럿 식수 처리장과 실험실 규모 시스템을 사용해 다양한 처리 트레인 및 공급 시스템 구성이 화학적 산화 스트레스에 어떤 영향을 미치는지 찾아 정량화하고 식별하며 DWPI의 생존이 어떤 영향을 미치는지 테스트할 것이다. 이 프로젝트가 완료되면 개선된 식수처리시설 설계 및 운영에 대한 지침을 제공하며 DWPI 감염을 줄일 수 있게 하는 새로운 정보를 제공할 것이다.

[원문보기]

FROM TREATMENT TO TAP: DISCOVERING THE SECRETS OF PATHOGEN SURVIVAL IN DRINKING WATER SYSTEMS

Pitt Assistant Professor Sarah Haig receives a CAREER award to improve the treatment processes for drinking water

Before it even touches our lips, drinking water is purified through a series of processes referred to as the “treatment train” at a centralized treatment plant. Utilities then add a disinfectant like chlorine or chloramine to the water to control the regrowth of microorganisms in both the distribution system and building plumbing. 

Despite these treatments, drinking water that meets state and federal regulations still contains many types of bacteria. Though most surviving bacteria are harmless, some like drinking water-associated pathogens (DWPIs), which predominantly impact the immunocompromised, cause more than 145,000 human infections annually and cost the United States billions in healthcare costs. 

Sarah Haig, assistant professor of civil and environmental engineering at the University of Pittsburgh Swanson School of Engineering, received a $550,000 Faculty Early Career Development Award from the National Science Foundation (NSF) to learn how some DWPIs can survive drinking water treatment processes and determine better treatment processes to stop them from entering the human body. 

According to NSF, the CAREER award is its “most prestigious in support of early-career faculty who have the potential to serve as academic role models in research and education and to lead advances in the mission of their department or organization.” 

“Dr. Haig transcends disciplinary boundaries of engineering and biology with ease and has fostered several lasting collaborations in the medical, public health, and civil engineering disciplines here at the University of Pittsburgh,” said Radisav Vidic, Nickolas A. DeCecco Professor and Department Chair of Civil and Environmental Engineering. “In addition to her strengths in research, Dr. Haig is very active in our department’s efforts to develop the curriculum for the undergraduate and graduate environmental engineering program, adding both wet and computer laboratory classes into all of her courses.”

The Dangers of DWPIs

다수의 DWPI가 우려되지만, 레지오넬라 뉴모필라와 비결핵 항산균(NTM)은 가장 많은 호흡기 감염을 유발하고 치료 비용도 가장 많이 듭니다. 

인체는 이러한 병원체가 시스템에 유입되는 것을 막을 수 있지만 암, HIV와 같은 면역억제 상태 또는 COPD와 같은 기존 호흡기 문제가 있는 사람들은 이러한 병원체가 생물학적 방어 메커니즘을 회피할 가능성이 높습니다. 한 가지 가능한 설명은 이러한 병원체가 식수 처리와 인간 면역 체계를 회피하기 위해 사용하는 메커니즘이 중복된다는 것입니다. 

소독 과정은 화학적 산화 스트레스라는 과정을 통해 세포를 손상시켜 미생물을 죽입니다.”라고 Haig는 설명했습니다. “인간의 면역 체계는 실제로 병원균을 죽이기 위해 동일한 절차를 사용하지만 이러한 유사성에도 불구하고 식수 처리 시 산화 스트레스 요인에서 살아남는 DWPI가 누군가의 신체에서 동일한 기능을 수행할 수 있는지는 아직 알 수 없습니다. 

“기본적으로 내 작업 이론은 환경에 낮은 수준의 항생제 노출이 항생제 내성 '슈퍼버그' 발생에 도움이 된다는 것입니다. 따라서 처리장에서 산화 스트레스에서 살아남은 DWPI가 면역 체계의 병원체 살해 메커니즘에 더 강한 저항성을 갖는 병원체로 이어질 가능성이 있습니다.”라고 Haig는 말했습니다.    

DWPI를 중지하기 위한 새로운 시스템 설계

Haig와 그녀의 팀은 파일럿 식수 처리장과 실험실 규모 시스템을 사용하여 다양한 처리 트레인 및 분배 시스템 구성이 화학적 산화 스트레스에 어떻게 영향을 미치는지 찾아 정량화하고 식별하고 무엇이 DWPI의 생존에 영향을 미치는지 테스트할 것입니다. 이 프로젝트가 완료되면 더 나은 식수 처리장 설계 및 운영을 안내하는 새로운 기본 지식이 창출되어 DWPI 감염이 줄어들 것입니다. 

Haig의 CAREER 상은 식수 처리 개선을 위한 해결책을 찾는 과학적 기여 외에도 Pitt의 대학원생 1명과 학부생 1명에 대한 멘토링과 다양한 K12 활동을 포함하여 학생 교육 및 훈련 기회를 창출하는 데 도움이 될 것입니다. 

5개년 프로젝트인 "식수 처리 및 분배 - 인간의 면역체계를 회피하는 병원체에 대한 환경 훈련장"이 올해 시작될 예정입니다.

[출처 = 피츠버그대학교(University of Pittsburgh) ( https://news.engineering.pitt.edu/from-treatment-to-tap-discovering-the-secrets-of-pathogen-survival-in-drinking-water-systems / ) / 2024년 5월 6일]