由人类肠道病毒引起的传染病可以通过消化道感染，并通过感染者粪便排出，是与饮用水相关的最常见和最广泛的健康风险之一（WHO，2022年）。减少饮用水中人类肠道病毒感染风险的措施应侧重于防止水源污染，随后进行充分的饮用水处理以去除和灭活病毒（WHO，2022年）。因此，研究饮用水源中传染性人类肠道病毒的存在情况对于确定水源污染程度以及制定有效的饮用水处理方案以减轻水传播疾病带来的健康风险至关重要（WHO，2022年）。
人们广泛使用实时聚合酶链反应（real-time PCR）（Sylvestre等人，2021年；Miura等人，2024年）来检测饮用水源中的人类肠道病毒，因为PCR方法快速、灵敏度高且特异性强（Hamza等人，2011a年）。然而，除非目标核酸部分受损，否则PCR既能检测到具有传染性的病毒，也能检测到因衣壳损伤而失活的病毒（Parshionikar等人，2010年；Prevost等人，2016年；Shirasaki等人，2020年）。因此，单独使用PCR通常无法区分传染性病毒和失活病毒。
基于细胞培养的检测方法（如空斑形成单位（PFU）检测法）常用于检测和定量饮用水源中的传染性人类肠道病毒（Lodder等人，2010年；Sylvestre等人，2021年），但这些方法耗时且劳动强度大（Hamza等人，2011a年）。此外，某些人类肠道病毒（如人类诺如病毒HuNoV）难以在细胞培养中生长，因此这些方法也不适用（Hamza等人，2011a年）。
将PCR与插入染料预处理（存活性PCR）结合使用的方法因其在区分传染性病毒和失活病毒方面的有效性而受到广泛关注（Parshionikar等人，2010年；Prevost等人，2016年；Shirasaki等人，2020年）。在存活性PCR方法中，插入染料无法穿透具有完整衣壳的病毒，但可以穿透衣壳受损的失活病毒，与病毒核酸反应并抑制其后续的（RT-）PCR扩增；因此，该方法可用于评估病毒衣壳的完整性。此外，存活性PCR仅需在PCR前进行插入染料预处理，不依赖于细胞培养，因此比基于细胞培养的方法更简单、更快捷，也适用于那些尚未建立高效细胞培养系统的病毒（如HuNoV，Leifels等人，2021年；Canh等人，2022年）。
最近，一些研究小组使用乙锭单氮化物、丙啶单氮化物（PMA）和顺-二氯二胺铂（cis-dichlorodiammineplatinum）进行存活性PCR检测，发现某些通过单独PCR检测到的肠道病毒具有完整衣壳，具有潜在传染性（Leifels等人，2016年；Prevost等人，2016年；Canh等人，2021年）。然而，存活性PCR的效果可能受插入染料的类型和浓度、水质以及病毒类型和遗传物质的影响（Leifels等人，2021年；Canh等人，2022年）。例如，我们的研究小组比较了使用两种不同插入染料（PMA和改进型PMA（PMAxx）以及是否添加增强剂（PMA Enhancer）的存活性PCR方法的效果，发现使用PMAxx和PMA Enhancer（PMAxx-Enhancer-PCR）的方法能更准确地区分传染性病毒和热或氯失活的病毒（Shirasaki等人，2020年）。因此，应用其他研究未使用的存活性PCR方法（如PMAxx-Enhancer-PCR）对于准确检测地表水（包括饮用水源）中具有完整衣壳的本土人类肠道病毒的存在情况非常重要。这为制定满足水传播疾病相关健康风险要求的饮用水处理标准提供了依据。
由于地表水中本土人类肠道病毒的浓度通常低于PCR的检测限，因此在定量之前需要先对地表水进行浓缩。在病毒浓缩过程中，地表水中天然存在的物质可能会与病毒一同被浓缩，并干扰PCR及插入染料预处理过程（Canh等人，2022年）。如果PCR受到抑制，原本应被扩增的病毒核酸将无法被检测到，从而导致对具有完整衣壳的本土人类肠道病毒数量的低估。相反，如果插入染料预处理受到抑制，原本应在处理后被抑制的病毒核酸（即衣壳受损的失活病毒中的核酸）会被扩增，从而导致对具有完整衣壳的本土人类肠道病毒数量的过高估计。因此，需要评估PCR和插入染料预处理的抑制效应，以准确定量地表水（包括饮用水源）中具有完整衣壳的本土人类肠道病毒的浓度。
人类肠道病毒从各种来源释放到地表水中，如污水处理厂和化粪池，随后会受到各种环境因素的影响。水温、颗粒物、微生物和酶活性以及阳光是影响地表水中人类肠道病毒传染性的关键环境因素（Nelson等人，2018年；Boehm等人，2019年）。一般来说，病毒的传染性取决于病毒核酸、衣壳蛋白或其他蛋白质（如参与宿主细胞受体识别和结合的蛋白质）的完整性（Wigginton等人，2012年）。然而，关于环境因素对病毒传染性的影响主要通过基于细胞培养的感染性检测方法进行研究（Boehm等人，2019年），这些方法无法区分病毒核酸、衣壳蛋白和其他蛋白质的损伤。因此，环境因素对病毒核酸、衣壳蛋白或其他蛋白质的损伤在病毒传染性丧失（即病毒失活机制）中的作用尚不清楚。如果病毒核酸的损伤是主要的失活机制，那么单独使用PCR是评估地表水（包括饮用水源）中本土人类肠道病毒传染性的有效方法。如果病毒衣壳蛋白的损伤是主要机制，则存活性PCR比单独使用PCR更为合适。因此，了解地表水中病毒传染性的丧失与病毒衣壳和核酸损伤之间的关系，对于确定单独使用PCR和存活性PCR检测饮用水源中传染性人类肠道病毒的存在情况至关重要。
本研究使用PMAxx-Enhancer-PCR检测了饮用水源中具有完整衣壳的本土人类肠道病毒的存在情况，并评估了PCR和PMAxx-Enhancer处理的抑制效应。研究对象包括腺病毒（AdV）、星状病毒（AstV）、人类诺如病毒（HuNoV）、肠道病毒（EVs；包括脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒[CV]和埃可病毒）、 parechov病毒（PeV）、甲型肝炎病毒（HAV）、戊型肝炎病毒（HEV）和轮状病毒（RV），因为这些病毒被世界卫生组织列为与饮用水供应管理相关的病原体（WHO，2022年）。作为对照，还研究了辣椒轻斑病毒（PMMoV），因为它被提议作为水环境中粪便污染的指示病毒（Symonds等人，2018年），以及作为评估实际饮用水处理厂（DWTPs）病毒去除效率的替代指标（Shirasaki等人，2017年；Shirasaki等人，2018年）。此外，我们还通过病毒添加实验、单独使用PCR和PMAxx-Enhancer-PCR，研究了水温、颗粒物、酶活性和阳光对AdV、CV（属于EVs）、RV、鼠诺如病毒（MNV；作为人类杯状病毒的替代指标）和PMMoV在地表水中的病毒传染性、衣壳及核酸完整性的影响。
