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.
Enterische virussen zijn een diverse groep van virussen die het menselijk darmkanaal infecteren en die via de fecaal-orale route worden verzonden. Deze virussen in het oppervlaktewater en grondwater door de zuiveringsinstallatie en septische tank afvalwater, verkeerd ontworpen of gebroken septic tanks, kapotte rioolleidingen, overstorten en ander punt en diffuse bronnen 1-4. Human infecties en ziekten van watergedragen virussen optreden via de consumptie van besmet of onvoldoende gedesinfecteerd water of via recreatiewater contact. Ziekteverschijnselen kunnen lichte tot ernstige gastro-enteritis te betrekken; conjunctivitis; koorts; bovenste luchtwegen nood; de hand, mond- en klauwzeer; myocarditis; aseptische meningitis; encefalitis; verlamming; sepsis 5-8, en de dood 9,10.
USEPA Methode 1615 voorziet in een procedure om besmettelijke enterische virusdeeltjes in het milieu en het drinken van water te meten. Deze wateren kunnen bevattenmengsel van infectieuze en niet-infectieuze virions, maar alleen de infectieuze deeltjes vormen een gevaar voor de gezondheid. Besmettelijke virusdeeltjes verliezen besmettelijkheid de loop der tijd in het milieu en het drinken van water uit het verlies van eiwit capside integriteit, schade aan nucleïnezuren als gevolg van UV-straling uit zonlicht en schade als gevolg van enige ontsmettingsmiddelen die aanwezig 11-13 kunnen zijn. De totale kweekbare virus procedure van de werkwijze is gebaseerd op de productie van cytopathische effecten (CPE) in de Buffalo Green Monkey nier (BGM) cellijn. Deze cellijn werd gekozen vanwege het wijdverbreide gebruik in de virologie milieugebied 14,15, terwijl het traject van infectueuze virus types gedetecteerd voornamelijk beperkt tot bepaalde enterovirussen 15. Het doel van dit document is om Method 1615 de procedures beschrijven voor uitwassen van vijf-inch elektronpositieve cartridge filters, secundaire concentratie, en het meten van de totale kweekbare virussen. Een evaluatie van dealgemene werkwijze beschreven in Cashdollar et al. 16.
USEPA Methode 1615 is ontwikkeld voor gebruik tijdens de niet-gereglementeerde Monitoring verordening Verontreinigende derde controle cyclus (UCMR3) 17 en de eerste plaats bedoeld voor het meten van het virus voorkomen in het grondwater. Het deelt een aantal gemeenschappelijke stappen bij de methode Information Collection Rule (ICR), 15,18 maar heeft twee kleine verschillen. Beiden maken gebruik van quantale assays om virus dat CPE te produceren op BGM celmonolagen met kwantificatie is gebaseerd op het meest waarschijnlijke aantal (MPN) berekeningen te meten. Werkwijze 1615 maakt het gebruik van een nieuwere elektropositieve filter voor het concentreren van virus uit diverse matrices water en vermindert het aantal celkweek testvat replicaten per verdunning van 20 tot 10. Zowel geringe veranderingen algemene werkwijze verlagen. De vermindering van het aantal herhalingen minder arbeid, maar resulteert in een iets lagere detectiegrens. Hoewel grondwater wordt verwacht dat lagere concentraties van het virus dan het oppervlaktewater hebben, 19,20 the hoeveelheid monster geanalyseerd is vijf keer die van het oppervlaktewater, compensatie voor een deel voor de verschillen. Het gebruik van minder herhalingen zal geschikt voor de meeste oppervlaktewateren zijn, maar zal monster verdund worden.
Methode 1615 heeft een aantal kritische stappen en beperkingen. Rundvlees extracten variëren van partij tot partij. Elke partij moeten worden getest op doeltreffendheid van de elutie virus en het vermogen tot virusconcentratie via de secundaire concentratiestappen zoals beschreven is aanvullend materiaal sectie S2.3. De methode maakt gebruik van exacte formules voor de berekening van het bedrag van het monster voor het enten op BGM celculturen en virustiters bepalen. Onnauwkeurige resultaten gegenereerd als deze formules zijn niet strikt gevolgd. Adequate steriele technieken worden gebruikt voor het handhaven van celculturen. Ongeïnfecteerde BGM celcultuur controles die leed tijdens de 14-daagse incubatieperiode tonen waarschijnlijk wijzen op problemen met celkweek onderhoud. Grote zorg moet ook ta zijnken tijdens pipetteren stappen die betrokken zijn bij inenting van middelgrote en naast celkweek kolven om kruisbesmetting te voorkomen. De in aanvullende materialen Sectie S2 beschreven kwaliteitscontroles moeten strikt worden opgevolgd. Sectie S2 biedt ook oplossingen voor problemen voor aspecten van kwaliteit.
Het primaire mechanisme van virusadsorptie filters elektropositieve een lading interactie met betrekking tot de sterkte van de positieve lading op het filter en de sterkte van het virus negatieve lading gerelateerd aan het iso-elektrische punt en de pH van het water getest 21. Elutie van filters wordt ook beïnvloed door de kracht van deze interacties. Omdat ze bij virustypen en zelfs onder stammen binnen dezelfde soort variëren elutie van de filters is niet uniform. Dit betekent dat geen resultaat op het huidige niveau van het virus aanwezig is in het milieu wateren mogen onderschatten. Het gebruik van de enkele BGM cellijn onderschat ook virus voorkomen. Het bereikenterische virus dat CPE kan produceren in deze cellijn voornamelijk beperkt tot poliovirussen en enterovirus serotypen B species en enkele reovirussen 14,15,22. Andere besmettelijke virus types zullen niet worden gedetecteerd.
Poliovirus herstel van bodem en reagenskwaliteit water met het US EPA Method 1615 prestaties acceptatiecriteria voor zowel Spelevaluatie (PE, dwz geënt reagenskwaliteit watermonsters met titers onbekende analist die worden gebruikt om de prestaties van de analist voor aanvang evalueren van een studie) en LFB monsters (aanvullende materialen Tabel S1). De 58% herstel van grondwater met de kweekmethode procedure vergelijkbaar met die van andere gebruikers kraanwater 23,24 gerapporteerd. De gemiddelde herstel van de LFB monsters van 111% met een coëfficiënt van variatie (CV) van 100% ook een ontmoeting van de methode prestaties acceptatiecriteria ook al zijn ze hoger dan die waargenomen voor PE monsters during de ICR. ICR betekenen interlaboratoriumonderzoeken herstel was 56% met een coëfficiënt van variatie (CV) van 92%, terwijl de gemiddelde intralaboratorium terugvorderingen varieerde 36-85% (CV 58-131%; niet-gepubliceerde gegevens van de ICR PE database). Hogere terugvorderingen werden waargenomen in deze studie voor lage zaad LFB monsters dan voor een hogere zaadmonsters (122 versus 42%). Op het moment dat de ICR was gepland, werd verwacht dat PE-monsters ontvangen lage zaad waarden lager herstel zou hebben dat degenen die hoge zaden. Vergelijkbaar met die hier waargenomen voor de monsters LFB, poliovirus herstel ICR PE monsters waren 71% (CV 100%), 54% (CV 69%) en 44% (71% CV) voor zaadwaarden ≤300 MPN, 300- 1500 MPN en> 1500 MPN, respectievelijk.
Er zijn vele methoden voor het meten van infectieus virus in watermonsters 25. Deze werkwijze is significant ten opzichte van andere werkwijzen in de mate van standaardisatie. De standaardisatie omvat niet alleen de kwaliteit en de prestaties van de controles,maar maakt ook gebruik van bepaalde volumes en formules om ervoor te zorgen dat alle analytische laboratoria voeren de methode identiek. Zonder standaardisatie, is het moeilijk om resultaten te vergelijken over laboratoria, en daarom standaardisatie is van essentieel belang bij het uitvoeren van grootschalige studies in meerdere analytische laboratoria. Met de ingebouwde in de normalisatie van deze methode kan worden uitgebreid in de toekomst tot andere soorten virus en cellijnen omvatten. Onderzoek is gaande om gegevens voor opname van adenovirus in de werkwijze.
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 |