Sudan Viral Konsantrasyon için Küçük Bir Ses Prosedürü
Summary
An approach was developed for identifying optimal viral concentration conditions for small volume water samples using spikes of human adenovirus. The techniques described here are used to identify concentration parameters for other viral targets, and applied to large-scale viral concentration experimentation.
Abstract
Small-scale concentration of viruses (sample volumes 1-10 L, here simulated with spiked 100 ml water samples) is an efficient, cost-effective way to identify optimal parameters for virus concentration. Viruses can be concentrated from water using filtration (electropositive, electronegative, glass wool or size exclusion), followed by secondary concentration with beef extract to release viruses from filter surfaces, and finally tertiary concentration resulting in a 5-30 ml volume virus concentrate. In order to identify optimal concentration procedures, two different electropositive filters were evaluated (a glass/cellulose filter [1MDS] and a nano-alumina/glass filter [NanoCeram]), as well as different secondary concentration techniques; the celite technique where three different celite particle sizes were evaluated (fine, medium and large) followed by comparing this technique with that of the established organic flocculation method. Various elution additives were also evaluated for their ability to enhance the release of adenovirus (AdV) particles from filter surfaces. Fine particle celite recovered similar levels of AdV40 and 41 to that of the established organic flocculation method when viral spikes were added during secondary concentration. The glass/cellulose filter recovered higher levels of both, AdV40 and 41, compared to that of a nano-alumina/glass fiber filter. Although not statistically significant, the addition of 0.1% sodium polyphosphate amended beef extract eluant recovered 10% more AdV particles compared to unamended beef extract.
Introduction
İnsan enterik virüsler su kaynaklı hastalıkların 1-3 önemli etken vardır, ama konsantrasyon olmadan kendi algılama zorlaştırır, genellikle kontamine çevre sularında düşük sayılarda bulunurlar. Virüsleri konsantre için kullanılan prosedürler, genellikle filtre yıkama sıvısının bir hava filtresi, yıkama, ardından adım, ve ikinci bir konsantrasyon yer alır. Yaygın bir filtrasyon işlemi (son 4,5 'de gözden geçirilmiştir), elektropozitif filtreler gibi yüklü membran kullanılması ile ilgilidir. Bu filtreler, filtre alanı (pozitif yüklü) ve hedeflenen virüs parçacıkları arasındaki elektrostatik etkileşimleri kullanılarak su içinde süspansiyon haline getirilmiş virüs yakalama dayanır (negatif yüklü). Ticari olarak mevcuttur iki elektropozitif filtreler bu teknoloji güveniyor, cam / selüloz ve nano-alümina / cam elyaf filtreler. Cam / selüloz filtre maliyetleri cam / ce kullanımını sınırlamak kadar 10 kez nano-alümina / cam elyaf ki, vardırRutin virüs kontrolü için llulose filtreler. Son çalışmalar ucuz filtre alternatif kullanımını haklı, farklılıklar ortam su 6,7 den enterovirüslerin kurtarma bu iki filtre arasındaki nominal olarak sonucuna varmışlardır. Örneğin elektronegatif ve cam yün filtre gibi diğer filtre ayarları, ancak, her iki kaynak, su (elektronegatif filtreleri) tabi tutulmasını gerektirir ya da (cam yünü filtreleri), ticari olarak mevcut olmadığında, incelenmiştir. virüs konsantrasyonu prosedürlerinin geliştirilmesi çok sudan virüs verimini artırmak amacıyla, birinci konsantrasyon teknikleri (filtre) optimize odaklanmıştır. Ancak, hacimleri mililitrelik için tipik olarak 1 L yıkama sıvısı hacmini azaltır ikincil konsantrasyon işlemleri, ayrıca virüs geri kazanımlar 8 üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Bağırsak virüslerinin ikincil konsantrasyonu tipik olarak sığır özü bazı türleri gibi bir pıhtılaştırıcı madde dayanır (organik floccuyon) veya yağsız süt flokülasyon 9-12 filtre yüzeyleri virüs parçacıkları kaldırmak için. Son zamanlarda, selit (ince parçacık) eklenmesi ile bağlanmış sığır eti ekstresi ile bir ikinci yoğunlaştırma işlemi adenovirüs, enterovirüs ve Norovirus 8,13,14 geri kazanılması için umut verici olduğu gösterilmiştir. Bu virüs parçacıklarının organik flokülasyon yöntem ile aynı prensiplere göre, Celite konsantrasyonu işleri tutunur ve süspansiyon çözeltisinin pH'ını değiştirilmesiyle partiküller (topak veya selit) salınır. Bu iki ikincil konsantrasyon teknikleri arasındaki karşılaştırmalar çivili adenovirüs (AdV) türleri 40 ve 41 8 kurtarma değerlendirilmiştir. Bu çalışma iki ikincil konsantrasyon teknikleri adenovirüslerin kurtarma istatistiksel olarak benzer olduğu sonucuna varıldı. Bununla birlikte, organik çökeltme yöntemi, bir 30 dakika gerektirir. pH 3.5 inkübasyon, selit tekniği pH 4.0 kısa bir inkübasyon (10 dakika) gerektirir ise. Organik flocculatiyonu, tertier konsantrasyon sırasında topaklanma maddeleri toplamak pahalı laboratuar ekipmanları (santrifüj) kullanımını gerektirir, farklı olarak selit tekniği süspansiyondan selit parçacıkları ayırmak için sadece temel laboratuar ekipmanı (vakum filtrasyon) kullanılır.
Filtreler ve ikincil yıkama teknikleri belirli kombinasyonları da virüs kurtarma etkileyebilir. Bir çalışma birincil (elektropozitif filtrelerin) belirli kombinasyonları ve ikincil konsantrasyon teknikleri (Celite veya organik flokülasyon) adenovirüs 13 kurtarma önemli bir etkiye sahip olduğu sonucuna varmıştır. Bu bulgular, bu teknikler kullanılarak zaman bu optimizasyon optimum verilen bir su matris hedef virüsü geri kazanmak için gerekli olduğunu düşündürmektedir. Optimizasyon sayısız değişkenler (filtre tipi / marka, pH elüsyon çözeltisi, selit / organik flokülasyon) değerlendirilecektir çünkü, zorlu bir süreç birçok araştırmacı aktif önlemek tüketen bir zaman.
Bu s içinHer virüs tipi eşsiz bir kapsid morfolojisi ve özel kapsid şarj görüntüler beri tudy, bir prosedür, Muhtemelen çivili insan adenovirüs 40 suşlar ve 41. kullanarak sudan virüs konsantrasyonu için en uygun koşulları belirlemek için geliştirilen, konsantrasyon protokolleri her virüs için optimize edilmesi gerekebilir Optimal viral kurtarma ulaşmak için hedef. 1) elektropozitif filtre ardından 2 diskler) ikincil konsantrasyon olarak celıte tekniği karşı kurulmuş bir organik flokülasyon yöntemi değerlendirmesini kullanarak musluk suyunda virüs kurtarma değerlendirilmesi, ve 3) değerlendirme: Bu çalışma AdV 40 ve 41 ile konsantrasyon için bir yaklaşım sağlar tertier konsantrasyonu için elüsyon tamponları.
Protocol
Representative Results
Discussion
Elektropozitif filtreler su virüsleri konsantre yararlıdır; Ancak bu filtreler sırayla onların etkinliğini değiştirebilir kendi yapısı ve kompozisyon farklı olabilir. Bu sorunun Bileşikler, kapsid yapıları ve ücretleri konsantrasyon teknikleri optimum kurtarma 15 sağlamak için uyarlanabilir gerektiren virüs suşları arasında değişmektedir. (Örneğin, elektropozitif filtreler, dana özü elüsyon), hedef virüs daha etkili konsantrasyon 16,17 elde edilebilir, mevcut k…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank Dr. Nicholas J. Ashbolt and Dr. G. Shay Fout for their review of the manuscript.
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Adenovirus 40 stock | ATCC | VR-931 | |
| Adenovirus 41 stock | ATCC | VR-930 | |
| Sodium Thiosulfate | Fluka Chemical Co. | 72051 | |
| Celites #577 | Fluka Chemical Co. | 22142 | |
| NanoCeram 47mm | Argonide | N/A | |
| 1MDS 47mm | 3M | 6408502 | |
| AP-20 Prefilter 47mm | Millipore Corp. | AP2004700 | |
| Glycine | Sigma | 50046-1KG | |
| Sodium Polyphosphate | Acros Organics | 390930010 | |
| Trypsin | Gibco | 25200 | |
| PBS | Sigma | P5368 | |
| Hydrochloric Acid | Fisher | A481-212 | |
| BBL Beef Extract | BD Biosciences | 212303 | |
| Difco Beef Extract | BD Biosciences | 211520 | |
| ABI 7900 Real-time PCR system | ABI | N/A | |
| Stainless Steel Filter Housing | Millipore Corp. | XX2004720 | |
| Blood DNA Extraction Kit | Qiagen | 51104 | |
| EPA MPN Calculator | http://www.epa.gov/nerlcwww/online.html |
References
- Sinclair, R. G., Jones, E. L., Gerba, C. P. Viruses in recreational water-borne disease outbreaks: a review. Journal of Applied Microbiology. 107, 1769-1780 (2009).
- WHO. . Guidelines for Safe Recreational Water Environments. , (2003).
- Westrell, T., et al. Norovirus outbreaks linked to oyster consumption in the United Kingdom. Euro Surveillance : Bulletin Europeen Sur les Maladies Transmissibles = European Communicable Disease Bulletin. 15, (2010).
- Wong, K., Fong, T. T., Bibby, K., Molina, M. Application of enteric viruses for fecal pollution source tracking in environmental waters. Environment International. 45, 151-164 (2012).
- Cashdollar, J. L., Wymer, L. Methods for primary concentration of viruses from water samples: a review and meta-analysis of recent studies. Journal of Applied Microbiology. 115, 1-11 (2013).
- Ikner, L. A., Soto-Beltran, M., Bright, K. R. New method using a positively charged microporous filter and ultrafiltration for concentration of viruses from tap water. Applied and Environmental Microbiology. 77, 3500-3506 (2011).
- Karim, M. R., Rhodes, E. R., Brinkman, N., Wymer, L., Fout, G. S. New electropositive filter for concentrating enteroviruses and noroviruses from large volumes of water. Applied and Environmental Microbiology. 75, 2393-2399 (2009).
- McMinn, B. R., Cashdollar, J. L., Grimm, A. C., Fout, G. S. Evaluation of the celite secondary concentration procedure and an alternate elution buffer for the recovery of enteric adenoviruses 40 and 41. Journal of Virological Methods. 179, 423-428 (2012).
- Katzenelson, E., Fattal, B., Hostovesky, T. Organic flocculation: an efficient second-step concentration method for the detection of viruses in tap water. Applied and Environmental Microbiology. 32, 638-639 (1976).
- Fout, G. S., Schaefer, F. W., Messer, J. W., Dahling, D. R. . ICR microbial laboratory manual. 178, (1996).
- Calgua, B., et al. Development and application of a one-step low cost procedure to concentrate viruses from seawater samples. Journal of Virological Methods. 153, 79-83 (2008).
- Calgua, B., et al. Detection and quantification of classic and emerging viruses by skimmed-milk flocculation and PCR in river water from two geographical areas. Water Research. 47, 2797-2810 (2013).
- McMinn, B. R. Optimization of adenovirus 40 and 41 recovery from tap water using small disk filters. Journal of Virological Methods. 193 (2), 284-290 (2013).
- Brinkman, N. E., Haffler, T. D., Cashdollar, J. L., Rhodes, E. R. Evaluation of methods using celite to concentrate norovirus, adenovirus and enterovirus from wastewater. Journal of Virological Methods. 193, 140-146 (2013).
- Albinsson, B., Kidd, A. H. Adenovirus type 41 lacks an RGD alpha(v)-integrin binding motif on the penton base and undergoes delayed uptake in A549 cells. Virus Research. 64, 125-136 (1999).
- He, C., Lian, J. S., Jiang, Q. Electronic structures and hydrogen bond network of high-density and very high-density amorphous ices. The Journal of Physical Chemistry. B. 109, 19893-19896 (2005).
- Sedmak, G., Bina, D., Macdonald, J., Couillard, L. Nine-year study of the occurrence of culturable viruses in source water for two drinking water treatment plants and the influent and effluent of a Wastewater Treatment Plant in Milwaukee, Wisconsin. 71, 1042-1050 (2005).
- Soto-Beltran, M., Ikner, L. A., Bright, K. R. Effectiveness of poliovirus concentration and recovery from treated wastewater by two electropositive filter methods. Food and Environmental Virology. 5, 91-96 (2013).
- Haramoto, E., Katayama, H. Application of acidic elution to virus concentration using electropositive filters. Food and Environmental Virology. 5, 77-80 (2013).
- Lee, H., et al. Evaluation of electropositive filtration for recovering norovirus in water. Journal of Water and Health. 9, 27-36 (2011).
- Gibbons, C. D., Rodriguez, R. A., Tallon, L., Sobsey, M. D. Evaluation of positively charged alumina nanofibre cartridge filters for the primary concentration of noroviruses, adenoviruses and male-specific coliphages from seawater. Journal of Applied Microbiology. 109, 635-641 (2010).
- Hill, V. R., et al. Development of a rapid method for simultaneous recovery of diverse microbes in drinking water by ultrafiltration with sodium polyphosphate and surfactants. Applied and Environmental Microbiology. 71, 6878-6884 (2005).
- Polaczyk, A. L., Roberts, J. M., Hill, V. R. Evaluation of 1MDS electropositive microfilters for simultaneous recovery of multiple microbe classes from tap water. Journal of Microbiological Methods. 68, 260-266 (2007).
- Rhodes, E. R., Hamilton, D. W., See, M. J., Wymer, L. Evaluation of hollow-fiber ultrafiltration primary concentration of pathogens and secondary concentration of viruses from water. Journal of Virological Methods. 176, 38-45 (2011).
- Melnick, J. L., et al. Round robin investigation of methods for the recovery of poliovirus from drinking water. Applied and Environmental Microbiology. 47, 144-150 (1984).
- Schwab, K. J., De Leon, R., Sobsey, M. D. Concentration and purification of beef extract mock eluates from water samples for the detection of enteroviruses, hepatitis A virus, and Norwalk virus by reverse transcription-PCR. Applied and Environmental Microbiology. 61, 531-537 (1995).
