Here we present a procedure to measure total culturable viruses using the Buffalo Green Monkey kidney cell line. The procedure provides a standardized tool for measuring the occurrence of infectious viruses in environmental and drinking waters.
A standardized method is required when national studies on virus occurrence in environmental and drinking waters utilize multiple analytical laboratories. The U.S Environmental Protection Agency’s (USEPA) Method 1615 was developed with the goal of providing such a standard for measuring Enterovirus and Norovirus in these waters. Virus is concentrated from water using an electropositive filter, eluted from the filter surface with beef extract, and then concentrated further using organic flocculation. Herein we present the protocol from Method 1615 for filter elution, secondary concentration, and measurement of total culturable viruses. A portion of the concentrated eluate from each sample is inoculated onto ten replicate flasks of Buffalo Green Monkey kidney cells. The number of flasks demonstrating cytopathic effects is used to quantify the most probable number (MPN) of infectious units per liter. The method uses a number of quality controls to increase data quality and to reduce interlaboratory and intralaboratory variation. Laboratories must meet defined performance standards. Method 1615 was evaluated by examining virus recovery from reagent-grade and ground waters seeded with Sabin poliovirus type 3. Mean poliovirus recoveries with the total culturable assay were 111% in reagent grade water and 58% in groundwaters.
Les virus entériques sont un groupe diversifié de virus qui infectent le système intestinal humain et qui sont transmis par la voie fécale-orale. Ces virus pénètrent dans les eaux de surface et souterraines par l' usine de traitement des eaux usées et des effluents de fosses septiques, fosses septiques mal conçus ou brisées, des conduites d'égout brisées, les débordements d'égouts unitaires, et d' autres sources ponctuelles et non ponctuelles 1-4. Les infections humaines et les maladies de virus d'origine hydrique se produisent par la consommation d'eau contaminée ou insuffisamment désinfectée ou par contact avec l'eau de loisirs. symptômes de la maladie peuvent impliquer légère à gastro-entérite sévère; conjonctivite; fièvre; détresse respiratoire supérieure; la main, la fièvre aphteuse; myocardite; la méningite aseptique; encéphalite; paralysie; sepsis 5-8, et la mort 9,10.
USEPA Méthode 1615 prévoit une procédure pour mesurer des particules de virus entériques infectieuses dans les eaux environnementales et de boire. Ces eaux peuvent contenirmélange de virions infectieux et non infectieux, mais seules les particules infectieuses constituent un danger potentiel pour la santé. Particules virales infectieuses perdent infectivité au fil du temps dans les eaux environnementales et de boire de la perte d'intégrité protéine de capside, des dommages aux acides nucléiques due au rayonnement UV des rayons du soleil, et les dommages dus à des désinfectants qui peuvent être présents 11-13. La procédure de virus cultivable total fourni dans la méthode est basée sur la production d'effets cytopathiques (CPE) dans la lignée cellulaire Buffalo rein de singe vert (BGM). Cette lignée cellulaire a été choisie en raison de son utilisation très répandue dans le domaine de la virologie environnementale 14,15, même si la gamme de types de virus infectieux détectés sont limitées principalement à certains entérovirus 15. Le but de cet article est de décrire les procédures de méthode 1615 pour l'élution des filtres à cartouche electropositive cinq pouces, concentration secondaire, et la mesure des virus cultivables totaux. Une évaluation de laméthode globale est décrite dans Cashdollar et al. 16.
USEPA Method 1615 a été développé pour une utilisation pendant le troisième cycle de suivi de la surveillance des contaminants non réglementée règlement (UCMR3) 17 et conçu principalement pour la mesure de survenue du virus dans les eaux souterraines. Il partage un certain nombre d'étapes communes avec la méthode de collecte de renseignements Règle (ICR), 15,18 , mais a deux différences mineures. Les deux utilisent des essais quantiques pour mesurer le virus qui produisent des CPE sur des monocouches de cellules BGM avec quantification étant basée sur nombre le plus probable (NPP) calculs. Procédé 1,615 permet l'utilisation d'un filtre électropositif plus récente pour concentrer le virus à partir de différentes matrices de l'eau et réduit le nombre de culture cellulaire récipient d'essai par dilution de 20 à 10. Les deux modifications mineures de réduire le coût global de la méthode. La réduction du nombre de répétitions réduit le travail, mais aboutit à une limite de détection légèrement inférieure. Bien que les eaux souterraines sont censés avoir des concentrations plus faibles du virus que dans les eaux de surface, 19,20 equantité de e de l'échantillon analysé est cinq fois supérieure à celle de l'eau de surface, ce qui compense en partie les différences. L'utilisation de moins de répétitions sera suffisant pour la plupart des eaux de surface, mais certains nécessitent une dilution échantillon.
Méthode 1615 comporte plusieurs étapes critiques et les limites. extraits de bœuf varient d'un lot à. Chaque lot doit être testé pour l'efficacité de l'élution du virus et la capacité de concentration de virus à travers les étapes de concentration secondaires comme décrit est matériel supplémentaire section S2.3. La méthode utilise des formules précises pour calculer la quantité d'échantillon pour inoculer sur des cultures de cellules BGM et de déterminer les titres de virus. Des résultats inexacts seront générés si ces formules ne sont pas rigoureusement suivies. asepsie adéquate doit être utilisée pour le maintien des cultures de cellules. BGM non infectées contrôles de culture de cellules qui montrent la détresse pendant la période d'incubation de 14 jours indiquent probablement des problèmes avec le maintien de la culture cellulaire. Un grand soin doit aussi être taken pendant le pipetage étapes avec inoculation et moyenne plus de flacons de culture cellulaire afin d'éviter la contamination croisée. Les contrôles de qualité décrits dans la section supplémentaire matériaux S2 doivent être suivies rigoureusement. Section S2 fournit également des conseils de dépannage pour des problèmes de qualité.
Le principal mécanisme d'adsorption de virus à électropositifs filtres est une interaction de charge liée à la force de la charge positive sur le filtre et la force de charge négative du virus de lié à son point isoélectrique et le pH de l'eau à l'essai 21. L'élution de filtres est également affectée par la force de ces interactions. Car ils varient selon les types de virus et même parmi des souches au sein du même type, l'élution à partir des filtres ne sont pas uniformes. Cela signifie que tout résultat peut sous-estimer le niveau réel du virus présent dans les eaux environnementales. L'utilisation de la lignée cellulaire BGM unique sous-estime également apparition de virus. La gammedes virus entériques qui peut produire des CPE dans cette lignée cellulaire est limitée principalement aux poliovirus et entérovirus B sérotypes d'espèces ainsi que des réovirus 14,15,22. D'autres types de virus infectieux ne seront pas détectés.
Recouvrements de poliovirus provenant des eaux souterraines et de qualité réactif rencontré les USEPA Method 1615 les critères d'acceptation de la performance tant pour l' évaluation du rendement (PE, à savoir, des échantillons d'eau ensemencés de qualité réactif avec des titres inconnus à un analyste qui sont utilisés pour évaluer la performance de l'analyste avant le début d'une étude) et des échantillons (LFB matériaux supplémentaires Tableau S1). La reprise de 58% des eaux souterraines en utilisant la procédure de culture est similaire à celle rapportée par d' autres en utilisant l' eau du robinet 23,24. La récupération moyenne à partir des échantillons de LFB 111% avec un coefficient de variation (CV) de 100% a également rencontré les critères d'acceptation des performances de la méthode, même si elles sont plus élevées que celle observée pour les échantillons de PE DURing l'ICR. ICR récupération moyenne interlaboratoires était de 56% avec un coefficient de variation (CV) de 92%, tandis que les recouvrements intralaboratoires moyennes variaient de 36 à 85% (CV 58-131%; données non publiées de la base de données ICR PE). recouvrements plus élevés ont été observés dans cette étude pour une faible semences échantillons LFB que pour les échantillons de semences plus élevées (122 contre 42%). Au moment où l'ICR était prévu, il était prévu que les échantillons PE recevant de faibles valeurs de semences auraient récupération moindre que ceux qui reçoivent des graines élevées. Semblable à celle observée ici pour les échantillons LFB, la récupération du poliovirus pour les échantillons ICR PE étaient 71% (CV 100%), 54% (CV 69%), et 44% (CV 71%) pour les valeurs de semences ≤300 MPN, 300- 1500 MPN, et> 1500 MPN, respectivement.
Il existe de nombreuses méthodes pour mesurer le virus infectieux dans des échantillons d'eau 25. Cette méthode est significative par rapport à d'autres méthodes dans le degré de normalisation. La normalisation inclut non seulement des contrôles de qualité et de performance,mais utilise également les volumes et les formules définies pour garantir que tous les laboratoires d'analyse effectuent le procédé de façon identique. Sans normalisation, il est difficile de comparer les résultats entre les laboratoires, et donc la normalisation est essentielle lors de la conduite des études à grande échelle dans plusieurs laboratoires d'analyse. La normalisation intégré dans ce procédé pourrait être étendu à l'avenir pour inclure des types de virus et d'autres lignées cellulaires. La recherche est en cours pour fournir des données pour l'inclusion de l'adénovirus dans la méthode.
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Dr. Mark Borchardt, U.S. Department of Agriculture, Marshfield, WI, for supplying the Sabin poliovirus serotype 3 used in this study; Mary Jean See, Nancy Schable, and Jenifer Jones of Dynamac Corporation for preparation of BGM cultures; Nichole E. Brinkman, Shannon M. Griffin, Brian R. McMinn, Eric R. Rhodes, Eunice A. Varughese, Ann C. Grimm, Sandhya U. Parshionikar, and Larry Wymer for contributions in the overall evaluation of USEPA Method 1615; Gretchen Sullivan for technical assistance; and local private well owners and utilities for allowing us to collect water samples. Although this work was reviewed by USEPA and approved for publication, it may not necessarily reflect official Agency policy. Mention of trade names or commercial products does not constitute endorsement or recommendation for use.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Beef extract, desiccated powder | BD Bacto | 211520 | |
Cryogenic tubes | Thermo Fisher | 3775/945373 | |
Hank’s balanced salt solution | Invitrogen | 14170-112 | |
Mechanical rocking platform | Daigger | EF4907G | |
Orbital shaker | Thermo Fisher | 14-285-729 | |
Sterilizing filter with prefilter | VWR | 28143-295 | |
Sterilizing syringe filter | Corning | 431219 | |
pH Standards | Sigma-Aldrich | 33643, 33646, 33648 | |
MEM | Sigma-Aldrich | M1018 or M4642 | |
Leibovitz L-15 | Sigma-Aldrich | L4386 | |
Sodium bicarbonate, 7.5% | Sigma-Aldrich | S8761 | |
Fetal bovine serum | Invitrogen | 10082-139 | |
Antibiotic-Antimycotic | Life Technologies | 15240-062 | |
Trypsin, EDTA | Invitrogen | 25200072 |