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.
腸溶性ウイルスはヒトの腸のシステムに感染し、糞口経路を介して送信されるウイルスの多様なグループです。これらのウイルスは、下水処理場や浄化槽排水、不適切に設計された、または壊れた浄化槽、壊れた下水道、合流式下水道のオーバーフロー、および他のポイントとの非点源1-4を介して表面と地面の水を入力してください。水性ウイルスからヒトへの感染および疾患は、汚染されたか、不十分な消毒した水の消費を介して、またはレクリエーションの水との接触を介して起こります。病気の症状が重度の胃腸炎に軽度伴ってもよいです。結膜炎;熱;上部呼吸窮迫。手足口病。心筋炎;無菌性髄膜炎;脳炎;麻痺;敗血症5-8、および死亡9,10。
USEPAメソッド1615は、環境や飲料水中の感染性腸内ウイルス粒子を測定するための手順を提供します。これらの水は含めることができます感染性および非感染性ウイルス粒子の混合物が、唯一の感染性粒子は、潜在的な健康被害をもたらします。感染性ウイルス粒子は、タンパク質カプシドの完全性の喪失、太陽光から起因するUV放射線への核酸の損傷、および11-13存在することができる任意の消毒剤による損傷から環境や飲料水の中で時間をかけて感染性を失います。メソッドで提供される総培養可能ウイルスの手順はバッファローミドリザル腎臓(BGM)細胞株における細胞変性効果(CPE)の生産に基づいています。この細胞株は、検出された感染性ウイルスの種類の範囲を特定のエンテロウイルス15に主に制限されていても、なぜなら環境ウイルス学の分野14,15におけるその広範な使用を選択しました。本稿の目的は、5インチの電気陽性カートリッジフィルターの溶出、二次濃度、および全培養可能なウイルスの測定のための方法1615の手順を記述することです。の評価全体的な方法はCashdollar ら 16に記載されています。
USEPAメソッド1615 17(UCMR3)未規制汚染物質の監視規則の第三の監視サイクル中に使用するために開発され、主に地下水にウイルスの発生を測定するために設計されました。これは、情報収集ルール(ICR)法、15,18と共通のステップ数を共有するが、2つの小さな違いがあります。両方とも、最確数(MPN)の計算に基づいている定量でBGM細胞の単層上でCPEを生成するウイルスを測定するための量子アッセイを使用しています。方法1615が、様々な水マトリックスからウイルスを濃縮するための新しい電気陽性のフィルタの使用を可能にし、細胞培養試験容器の数が20から両方の軽微な変更は、方法全体のコストを削減10に希釈ごと複製減少します。反復数の減少は、労働力を減少させるが、わずかに低い検出限界をもたらします。地下水が地表水よりもウイルスの低い濃度を有することが期待されるものの、19,20番目アッセイしたサンプルの電子の量が違いを部分的に補償する、地表水の5倍です。少ない繰り返しの使用が最も地表水には十分だろうが、いくつかは、サンプル希釈が必要になります。
方法1615は、いくつかの重要なステップと制限があります。牛肉抽出物は、ロットごとに異なります。記載されているように各ロットは、ウイルスの溶出および二次濃縮工程を経てウイルス濃度の能力の有効性について試験されるべき補足材料セクションS2.3です。この方法は、BGM細胞培養物に接種し、ウイルス力価を決定するために試料の量を計算するための正確な公式を使用します。これらの式は厳密に従わない場合は不正確な結果が生成されます。適切な無菌技術は、細胞培養物を維持するために使用されなければなりません。 14日間のインキュベーション期間の間に苦痛を示す非感染BGM細胞培養コントロールは、おそらく細胞培養の維持の問題を示しています。細心の注意はまた、TAでなければなりません交差汚染を避けるための接種及び細胞培養フラスコに培地添加に伴うピペッティングステップの間ケン。補足材料セクションS2で説明した品質管理を厳格に守る必要があります。セクションS2はまた、品質問題のトラブルシューティングに関するアドバイスを提供します。
フィルタを電気陽性するウイルス吸着の主要なメカニズムは、フィルター上の正電荷の強さとその等電点に関連したウイルスの負電荷の強さと21をテストされている水のpHに関連する電荷相互作用です。フィルターからの溶出はまた、これらの相互作用の強さに影響されます。彼らはウイルス型の間であっても、同一タイプ内の菌株によって異なるため、フィルターからの溶出は一様ではありません。これは、任意の結果は環境水中に存在するウイルスの実際のレベルを過小評価してもよいことを意味します。単一BGM細胞株の使用は、ウイルスの発生を過小評価します。範囲主にポリオウイルスとエンテロウイルスB種の血清型だけでなく、いくつかのレオ14,15,22に限定され、この細胞株でCPEを生成することができます腸内ウイルスの。他の感染性ウイルスの型は検出されません。
地面と試薬グレード水からのポリオウイルスの回収率は、両方の性能評価のためのUSEPAメソッド1615パフォーマンス受け入れ基準を満たした(PE;開始前にアナリストの性能を評価するために使用されているアナリストに未知の力価を有する、すなわち 、シードされた試薬グレードの水サンプル研究の)とLFBサンプル(補足材料表S1)。培養の手順を使用して地下水から58%回収は、水道水23,24を使用して他の人が報告したものと同様です。変動係数100%の(CV)と111%とLFBサンプルからの平均回収率はまた、PEのサンプルについて観察されたものよりも高いにもかかわらず、メソッド性能受け入れ基準を満たしたDURICRをる。 ICRは、平均intralaboratory回収率は85%(; ICR PEデータベースからの未発表データのCV 58〜131%)に36から変化させながら、施設間回収率は92%の変動係数(CV)で56%であったわけ。高い回収率がより高い種子サンプル(122 42対%)の場合よりも低いシードLFBのサンプルについて、本研究で観察されました。 ICRは、計画された時点で、それは、低いシード値を受信したPEのサンプルを、それらの高い種を受信することがより低い回収率を有するであろうことが予想されました。 LFBサンプルについてここで観察されたものと同様の、ICR PEサンプルのポリオウイルスの回収は、シード値の(CV 100%)、54%(CV 69%)、44%(CV 71%)71%であった≤300MPN、300-それぞれ1500 MPN、および> 1500 MPN、。
水試料25中の感染性ウイルスを測定するための多くの方法があります。この方法は、標準化の程度の他の方法に関してで重要です。標準化は、品質と性能のコントロールが含まれていないだけで、だけでなく、すべての分析ラボは、同一の方法を実行することを確実にするために定義されているボリュームと数式を使用しています。標準化せず、実験室全体で結果を比較することは困難であり、複数の分析研究室における大規模な研究を行う際に、従って標準化が不可欠です。内蔵の標準化と、この方法は、追加のウイルス型および細胞株が含まれるように、将来的に拡張することができます。研究は、メソッドへのアデノウイルスの混入のためのデータを提供するために進行中です。
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 |