Kosteneffectieve methode voor Microbiële Source Tracking Met behulp van specifieke menselijke en dierlijke virussen
Summary
De studie beschrijft een kosteneffectieve methode voor de identificatie van de bron van fecale / urine besmetting of verontreiniging door nitraten in het water met behulp van qPCR voor de specifieke kwantificering van de mens / varkens / rund DNA-virussen, adenovirussen en polyomavirussen, voorgesteld als MST tools.
Abstract
Microbiële besmetting van het milieu is een belangrijke risico voor de gezondheid. Klassieke bacteriële fecale indicatoren getoond om significante beperkingen hebben, virussen beter bestand tegen vele inactivatie processen en standaard fecale indicatoren niet te informeren over de bron van besmetting. De ontwikkeling van kosteneffectieve methoden voor de concentratie van virussen uit het water en moleculaire assays vergemakkelijkt de toepasbaarheid van virussen als indicatoren van fecale verontreiniging en als microbiële bron tracking (MST) tools. Adenovirussen en polyomavirussen zijn DNA-virussen infecteren specifieke gewervelde diersoorten waaronder de mens en zijn voortdurend uitgescheiden in de feces en / of urine in alle bestudeerde geografische gebieden. In eerdere studies, hebben we voorgesteld de kwantificatie van menselijke adenovirussen (HAdV) en JC polyomavirussen (JCPyV) met behulp van kwantitatieve PCR (qPCR) als een index van de menselijke fecale verontreiniging. Onlangs hebben we qPCR assays voor de specifieke kwantificering van porcine adenovirussen (PAdV) en runderen polyomavirussen (BPYV) als dierlijke fecale markers van besmetting met de gevoeligheden van 1-10 exemplaren van het genoom per reageerbuis. In deze studie presenteren we de procedure die moet worden gevolgd om de bron van de besmetting van water monsters met behulp van deze tools te identificeren. Als voorbeeld van de representatieve resultaten, is de analyse van virussen in het grondwater de presentatie van een hoog niveau van nitraten getoond.
Detectie van virussen in een laag of matig vervuild water vereist dat de concentratie van de virussen uit ten minste een aantal liter water in een veel kleiner volume, een procedure die gewoonlijk bestaat uit twee stappen concentratie in serie. Deze ietwat omslachtige procedure en de variabiliteit waargenomen in virale terugvorderingen aanzienlijke mate zullen belemmeren gelijktijdige verwerking van een groot aantal watermonsters.
Om het knelpunt veroorzaakt door de twee voor-stap procedures die we hebben toegepast een een-stap protocol ontwikkeld in de vorige Studie te eliminerens en van toepassing zijn op een diversiteit aan water matrices. De procedure bestaat uit: verzuring van de tien-liter watermonsters, uitvlokking door magere melk, de zwaartekracht sedimentatie van de geflocculeerd materialen, de inning van de neerslag en centrifugeren, resuspensie van de neerslag in 10 ml fosfaatbuffer. De virale concentraat wordt gebruikt voor de winning van virale nucleïnezuren en de specifieke adenovirussen en polyomavirussen van belang zijn gekwantificeerd door qPCR. Groot aantal monsters kan tegelijkertijd worden geanalyseerd met deze low-cost concentratie-methode.
De procedure is toegepast op de analyse van het zwemwater, zeewater en rivierwater en in deze studie, presenteren wij de resultaten analyseren van grondwatermonsters. Deze high-throughput kwantitatieve methode is betrouwbaar, eenvoudig en kosteneffectief.
Protocol
Discussion
De beschreven procedure zou voldoen aan de voorwaarden voor een passende methode voor routinematige milieu en volksgezondheid laboratoria: reproduceerbaar, betrouwbaar, eenvoudig en kosteneffectief. Het protocol is eenvoudig, maar het moet zorgvuldig worden gevolgd. Lage geleidbaarheid in de monsters zonder toevoeging van de gevraagde concentratie van kunstmatig zeewater zouten zou drastisch verminderen van het herstel van virussen zoals het geval zou zijn indien het roeren tijd voor flocculatie wordt aanzienlijk …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door de Spaanse regering "Ministerio de Educación y Ciencia" (project AGL2008-05275-C01/ALI), door de Europese Unie kaderprogramma 7 gefinancierde projecten VIROBATHE (Contract No 513648), VIROCLIME (Contract Nr 243923 ) en door de Catalaanse agentschap van het Water, Agencia Catalana de l'Aigua (ACA), Departament de Control I Millora dels Ecosistemes Aquatics. Tijdens de studie ontwikkelde Marta Rusiñol was een fellow van de Catalaanse regering "AGAUR" (FI-DGR).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| High speed centrifuge (8,000xg) | Berckman Coulter | Avanti J-20XP | |
| pH-meter, thermometer and conductimeter | Afora | LPPC3003 | |
| Plastic tubes 100-200 cm length | Deltalab | 350059 | |
| Sterile graduated disposable pipettes | Labclinics | PN10E1 | |
| Sterile plastic tubes of 1.5 and 10-15 mL (Eppendorf, Falcons, etc.) | Afora | KA298/00 | |
| Centrifuge pots (500 mL) | Fisher Scientific | SE5753512 | |
| Magnetic stirrers and magnets (one per sample) | Fisher Scientific | 10510 | |
| Glass or plastic containers having flat bottoms to allow the use of magnetic stirrers | Deltalab | 191642 | |
| A peristaltic pump for removing the supernatant (or a water-jet vacuum pump) | Watson-Marlow | 323E/D | |
| Timer to switch-off the stirring after 8-10 hours | Deltalab | 900400 | |
| Hydrochloric acid (1N and 0.1N) | Panreac | 141020.1611 | |
| Sodium hydroxide (1N) | Panreac | 131687.1211 | |
| Artificial seawater sea salts | Sigma | S9883 | |
| Skimmed milk (SM) | Difco | 232100 | |
| Phosphate buffer pH 7,5 | 1:2 v/v of sterile Na2HPO4 0,2M and NaH2PO4 0,2M at pH 7.5 | ||
| Thiosulphate | Panreac | 121879.1209 | Make a 10% solution in water |
| QIAamp Viral RNA Mini Kit | Qiagen | 52904 | |
| 96-well optical reaction plate (500 units) | Applied Biosystems | 43426659 | |
| Optical adhesive covers (100 units) | Applied Biosystems | 4311971 | |
| TaqMan Environmental PCR Master Mix 2x | Applied Biosystems | 4396838 |
References
- Bofill-Mas, S., Clemente-Casares, P., Major, E. O., Curfman, B., Girones, R. Analysis of the excreted JC virus strains and their potential oral transmission. J. Neurovirol. 9 (4), 498-507 (2003).
- Bofill-Mas, S., Albinana-Gimenez, N., Clemente-Casares, P., Hundesa, A., Rodriguez-Manzano, J., Allard, A., Calvo, M., Girones, R. Quantification and stability of human adenoviruses and polyomavirus JCPyV in wastewater matrices. Appl. Environ. Microbiol. 72 (12), 7894-7896 (2006).
- Calgua, B., Mengewein, A., Grunert, A., Bofill-Mas, S., Clemente-Casares, P., Hundesa, A., Wyn-Jones, A. P., López-Pila, J. M., Girones, R. Development and application of a one-step low cost procedure to concentrate viruses from seawater samples. J. Virol. Methods. 153 (2), 79-83 (2008).
- Hernroth, B. E., Conden-Hansson, A. C., Rehnstam-Holm, A. S., Girones, R., Allard, A. K. Environmental factors influencing human viral pathogens and their potential indicator organisms in the blue mussel, Mytilus edulis: the first Scandinavian report. Appl. Environ. Microbiol. 68, 4523-4533 (2002).
- Hundesa, A., Bofill-Mas, S., de Motes, M. a. l. u. q. u. e. r., Rodriguez-Manzano, C., Bach, J., Casas, A., M, ., Girones, R. Development of a quantitative PCR assay for the quantitation of bovine polyomavirus as a microbial source-tracking tool. J. Virol. Methods. 163 (2), 385-389 (2010).
- Hundesa, A., de Motes, M. a. l. u. q. u. e. r., Albinana-Gimenez, C., Rodriguez-Manzano, N., Bofill-Mas, J., Suñen, S., E, ., Girones, R. Development of a qPCR assay for the quantification of porcine adenoviruses as an MST tool for swine fecal contamination in the environment. J. Virol. Methods. 158 (1-2), 130-135 (2009).
- Hundesa, A., de Motes, M. a. l. u. q. u. e. r., Bofill-Mas, C., Albinana-Gimenez, S., N, ., Girones, R. Identification of human and animal adenoviruses and polyomaviruses for determination of sources of fecal contamination in the environment. Appl. Environ. Microbiol. 72 (12), 7886-7893 (2006).
- Layton, B. A., Walters, S. P., Lam, L. H., Boehm, A. B. Enterococcus species distribution among human and animal hosts using multiplex PCR. J. Appl. Microbiol. 109, 539-547 (2010).
- de Motes, M. a. l. u. q. u. e. r., Clemente-Casares, C., Hundesa, P., Martín, M., Girones, R. Detection of bovine and porcine adenoviruses for tracing the source of fecal contamination. Appl. Environ. Microbiol. 70 (3), 1448-1454 (2004).
- Pal, A., Sirota, L., Maudru, T., Peden, K., Lewis, A. M. Real-time PCR assays for the detection of virus-specific DNA in simples with mixed populations of polyomaviruses. J. Virol. Methods. 135 (1), 32-42 (2006).
- Stapleton, C. M., Kay, D., Wyer, D. a. v. i. e. s., Watkins, C., Kay, J., McDonald, C., Porter, A. T., J, ., Gawler, A. Evaluating the operational utility of a Bacteroidales quantitative PCR-based MST approach in determining the source of faecal indicator organisms at a UK bathing water. Water Res. 43, 4888-4899 (2010).
- Wang, J., Horner, G. W., Keef, O., S, J. Detection and molecular characterization of bovine polyomavirus in bovine sera in New Zealand. N. Z. Vet. J. 53, 26-30 (2005).
