Un procedimiento de volumen pequeño para la concentración viral del Agua
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
Virus entéricos humanos son agentes causantes importantes de enfermedades de origen hídrico 1-3, pero generalmente están presentes en números bajos en aguas ambientales contaminadas, por lo que su detección difícil sin concentración. Los procedimientos utilizados para concentrar virus incluyen típicamente una etapa de filtración, seguido de elución de filtro, y la concentración secundaria del eluato filtro. Un procedimiento de filtración común se basa en la utilización de membranas cargadas tales como filtros electropositivos (recientemente revisado en 4,5). Estos filtros se basan en la captura de los virus en suspensión en el agua utilizando interacciones electrostáticas entre la superficie del filtro (con carga positiva) y partículas de virus específicos (con carga negativa). Dos filtros electropositivos que están disponibles comercialmente se basan en esta tecnología, los filtros de vidrio / celulosa y fibra nano-alúmina / vidrio. Los costes de filtro de vidrio / celulosa son hasta 10 veces mayor que la de la fibra nano-alúmina / vidrio, que limitan el uso del vidrio / cefiltros llulose para la vigilancia del virus de rutina. Estudios recientes han concluido diferencias son nominales entre estos dos filtros en la recuperación de los enterovirus desde 6,7 del agua ambiente, lo que justifica el uso de una alternativa de filtro más barato. Otras opciones de filtro, como los filtros electronegativos y de lana de vidrio se han estudiado, sin embargo, o bien requieren el tratamiento previo de las fuentes de agua (filtros electronegativos) o no están disponibles en el mercado (filtros de lana de vidrio). El desarrollo de procedimientos de concentración de virus se ha centrado principalmente en la optimización de las técnicas de concentración primaria (filtros) con el fin de mejorar la recuperación de virus de agua. Sin embargo, los procedimientos de concentración secundarios, que reducen el volumen de eluyente típicamente de 1 L a mililitro volúmenes, también pueden tener un impacto significativo en las recuperaciones de virus 8.
Concentración secundaria de virus entéricos típicamente se basa en un agente floculante, tales como algunos tipos de extracto de carne (floccu orgánicamento) o floculación de la leche desnatada 9-12 para eliminar las partículas de virus de las superficies del filtro. Recientemente, otro procedimiento de concentración secundaria utilizando extracto de carne junto con la adición de celita (partículas finas) ha mostrado ser prometedor para la recuperación de adenovirus, enterovirus y norovirus 8,13,14. Obras de concentración Celite bajo principios similares a la del método de floculación orgánica en que las partículas de virus se unen a y se liberan de partículas (floc o de celite) alterando el pH de la solución en suspensión. Las comparaciones entre estas dos técnicas de concentración secundarias han sido evaluadas en la recuperación de adenovirus (ADV) de pinchos tipos 40 y 41 8. Este estudio concluyó que las dos técnicas de concentración secundarias fueron estadísticamente similares en la recuperación de adenovirus. Sin embargo, el método de floculación orgánica requiere una 30 min. de incubación a pH 3,5, mientras que la técnica de celite requiere una incubación más corto (10 min) a pH 4,0. El flocculat orgánicaion también requiere el uso de equipo de laboratorio caro (centrifugadoras) para recoger las partículas de flóculos durante la concentración terciaria, la técnica de celite en contraste utiliza sólo el equipo de laboratorio básico (filtración a vacío) para separar partículas de Celite de la suspensión.
Ciertas combinaciones de filtros y técnicas de elución secundarias también pueden afectar a las recuperaciones de virus. Un estudio concluyó que ciertas combinaciones de (filtros electropositivos) primarias y secundarias técnicas de concentración (Celite o floculación orgánica) tuvieron un impacto significativo de la recuperación del adenovirus 13. Estos hallazgos sugieren que se requiere la optimización a fin de recuperar de manera óptima virus diana a partir de una matriz de agua dado al utilizar estas técnicas. La optimización es una pérdida de tiempo y arduo proceso de muchos investigadores evitan activamente desde numerosas variables serán evaluados (tipo de filtro / marca, solución de elución de pH, celita / floculación orgánica).
Para este study, se desarrolló un procedimiento para identificar las condiciones óptimas para la concentración de virus a partir de agua usando cepas de adenovirus humano de púas 40 y 41. Presumiblemente, ya que cada tipo virus muestra una morfología de la cápside único y carga específica de la cápside, pueden necesitar ser optimizado para cada virus protocolos de concentración apuntar a fin de alcanzar la recuperación viral óptima. Este estudio proporciona un enfoque para AdV 40 y 41 de concentración por: 1) la evaluación de la recuperación de virus en el agua del grifo, usando discos de filtro electropositivos seguido por 2) evaluación de un método de floculación orgánica establecido frente a la técnica de celite como una concentración secundaria, y 3) evaluación de tampones de elución para la concentración terciaria.
Protocol
Representative Results
Discussion
Filtros electropositivos son útiles en la concentración de virus del agua; sin embargo, estos filtros pueden diferir en su estructura y composición, que a su vez podría alterar su eficacia. Para agravar este problema, las estructuras de la cápside y cargos varían entre las cepas de virus que requieren ser adaptados técnicas de concentración para asegurar una recuperación óptima 15. A través de simples modificaciones de las técnicas de concentración existentes (por ejemplo, los filtros el…
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 |
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