The presence of SARS-CoV-2 in the feces of infected patients and wastewater has drawn attention, not only to the possibility of fecal-oral transmission but also to the use of wastewater as an epidemiological tool. The COVID-19 pandemic has highlighted problems in evaluating the epidemiological scope of the disease using classical surveillance approaches, due to a lack of diagnostic capacity, and their application to only a small proportion of the population. As in previous pandemics, statistics, particularly the proportion of the population infected, are believed to be widely underestimated. Furthermore, analysis of only clinical samples cannot predict outbreaks in a timely manner or easily capture asymptomatic carriers. Threfore, community-scale surveillance, including wastewater-based epidemiology, can bridge the broader community and the clinic, becoming a valuable indirect epidemiological prediction tool for SARS-CoV-2 and other pandemic viruses. This article summarizes current knowledge and discusses the critical factors for implementing wastewater-based epidemiology of COVID-19.

Abstract Integrated and quantitative observations of antibiotic resistance genes (ARGs) in urban water systems (UWSs) are lacking. We sampled three UWSs for clinically important extended spectrum β-lactamase (ESBL) and carbapenemase (CP) genes, mobile genetic elements and microbial communities. Sewage – especially from hospitals – carried substantial loads of ESBL and CP genes (10 6 – 10 7 per person equivalent), but those loads progressively declined along the UWS, resulting in minimal emissions (10 1 – 10 4 copies per person equivalent). Removal was primarily during sewage conveyance (65% ± 36%) rather than within sewage treatment (34% ± 23%). The ARGs clustered in groups based on their persistence; less persistent groups were associated to putative host taxa (especially Enterobacteriaceae and Moraxellaceae ), while more persistent groups appear horizontally transferred as they correlated with mobile genetic elements. This first documentation of a substantial ARG reduction during sewage conveyance provides opportunities for antibiotic resistance management and a caution for sewage-based ARG surveillance.

The rising spread of antibiotic resistance is a global concern, but the pathways of dissemination within soil ecosystems remain poorly understood. Here, we quantified the occurrence of antibiotic resistance genes (ARGs) in gut microbiomes of soil collembolans (Folsomia candida) under pesticide stress (zinc thiazole, ZT) and analyzed the trophic transfer of ARGs to the microbiomes of predatory mites (Hypoaspis aculeifer), natural predators of collembolans. High throughput quantitative PCR was used to quantify ARGs, whereas gut microbiomes of collembolans and mites were characterized using 16S rRNA gene amplicon sequencing, and potential pathogens were identified. Our results revealed that ZT exposure significantly elevated the abundance of ARGs (e.g., AAC(6')-Ir) in soil collembolan microbiomes. With the increase of ARGs in prey collembolan microbiomes, an increase of ARGs in predatory mite microbiomes was observed through trophic transfer. Mobile genetic elements (MGEs) significantly contribute to the transmission of ARGs within this food chain. Additionally, co-occurrence analysis indicated a strong association between gut resistomes and pathogens, such as Brevundimonas diminuta, in the collembolans and predatory mites. Overall, our study provides evidence for the dissemination of ARGs through the collembolan-predatory mite food chain following pesticide exposure, which is important for understanding the broader dynamics of antibiotic resistance spreading in soil ecosystems.