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.
Enteroviren sind eine heterogene Gruppe von Viren, die den menschlichen Darm-System zu infizieren, und die über die fäkal-oral übertragen werden. Diese Viren geben Oberflächen- und Grundwasser durch Kläranlage und Klärgrube Abwasser, nicht richtig konstruiert oder gebrochen Klärgruben, kaputte Abwasserleitungen, Mischwassereinleitungen und andere Punkt und Nicht-Punktquellen 1-4. Infektionen des Menschen und Krankheiten von Wasser Viren auftreten durch den Verzehr von kontaminierten oder unzureichend desinfizierte Wasser oder durch Freizeit-Wasserkontakt. Krankheitssymptome können leichte bis schwere Gastroenteritis einzubeziehen; Bindehautentzündung; Fieber; oberen Atembeschwerden; Hand, Maul- und Klauenseuche; Myokarditis; aseptische Meningitis; Enzephalitis; Lähmung; Sepsis 5-8 und Tod 9,10.
USEPA-Methode 1615 sieht ein Verfahren vor infektiösen Partikel Enterovirus in der Umwelt- und trinken Wasser zu messen. Diese Gewässer kann ein enthaltenMischung von infektiösen und nicht-infektiösen Virionen, sondern nur die infektiösen Partikel stellen eine potentielle Gefahr für die Gesundheit. Infektiöse Viruspartikel verlieren Infektiosität im Laufe der Zeit in der Umwelt- und trinken Wasser aus dem Verlust von Protein – Kapsid Integrität, Schäden an Nukleinsäuren durch UV – Strahlung aus dem Sonnenlicht, und Schäden aufgrund irgendwelcher Desinfektionsmittel , die 11 bis 13 vorhanden sein können. Die gesamte Prozedur kultivierbaren Virus in dem Verfahren vorgesehen ist, bei der Herstellung von zytopathische Effekte (CPE) in der Buffalo Green Monkey Niere (BGM) Zelllinie basiert. Diese Zelllinie wurde aufgrund seiner weiten Verbreitung in der Umwelt virology Feld gewählt 14,15, obwohl der Bereich von infektiösen Virustypen erkannt werden 15 hauptsächlich auf bestimmte Enteroviren beschränkt. Der Zweck dieses Papiers ist es Methode 1615 die Verfahren zur Elution von fünf Zoll elektropositiveren Patronenfilter, sekundäre Konzentration und Messung der gesamten kultivierbaren Viren zu beschreiben. Eine Auswertung derGesamtverfahren wird in Cashdollar et al. 16 beschrieben.
USEPA – Methode 1615 wurde während der ungeregelten Contaminant Überwachung Verordnung des dritten Überwachungszyklus (UCMR3) 17 und in erster Linie für den Einsatz entwickelt zur Messung der Virus Auftreten im Grundwasser. Es teilt sich eine Reihe gemeinsamer Schritte mit der Informationssammlungsregel (ICR) Methode, 15,18 aber hat zwei kleine Unterschiede. Beide verwenden quantal Assays Virus, das CPE produzieren auf BGM-Zellmonolayern mit Quantifizierung basiert auf Most Probable Number (MPN) Berechnungen zu messen. Verfahren 1615 erlaubt die Verwendung eines neueren elektro Filter für Virus aus verschiedenen Wasser Matrices konzentriert und reduziert die Anzahl von Zellkultur Prüfgefäß repliziert pro Verdünnung von 20 bis 10. Sowohl kleinere Änderungen Gesamtverfahren Kosten zu senken. Die Verringerung der Anzahl der Wiederholungen verringert Arbeit, sondern führt zu einer geringfügig niedrigeren Nachweisgrenze. Obwohl Grundwasser niedrigere Konzentrationen des Virus zu erwarten ist als die Oberflächengewässer, 19,20 the Menge getestet der Probe ist das Fünffache des Oberflächenwassers, für die Unterschiede teilweise kompensiert wird. Die Verwendung von weniger Wiederholungen wird für die meisten Oberflächengewässer angemessen sein, aber einige werden die Probenverdünnung erfordern.
Methode 1615 hat mehrere kritische Schritte und Einschränkungen. Rindfleisch Extrakte variieren von Charge zu Charge. Jede Partie sollte für die Wirksamkeit des Virus Elution und die Fähigkeit zur Viruskonzentration durch die sekundären Konzentrationsstufen getestet werden, wie ergänzende Materialien Abschnitt S2.3 ist. Das Verfahren verwendet genaue Formeln für die Menge der Probe auf die Berechnung BGM-Zellkulturen zu inokulieren und Virustiter zu bestimmen. Ungenaue Ergebnisse werden erzeugt, wenn diese Formeln sind nicht streng befolgt. Eine aseptische Technik muss für die Aufrechterhaltung der Zellkulturen verwendet werden. Nicht infizierte BGM-Zellkultur-Steuerelemente, die Not während des Zeitraums von 14 Tagen Inkubation wahrscheinlich zeigen, weisen auf Probleme mit der Zellkultur Wartung. Große Sorgfalt muss auch taken während mit der Inokulation Schritte, das Pipettieren von und Medium neben Zellkulturflaschen Kreuzkontamination zu vermeiden. Die Qualitätskontrollen in ergänzenden Materialien Abschnitt S2 beschrieben sind, müssen streng befolgt werden. Abschnitt S2 bietet auch Ratschläge zur Fehlerbehebung für Qualitätsfragen.
Der primäre Mechanismus der Virus Adsorptionsfilter zu elektropositiven ist eine auf die Stärke der positiven Ladung auf dem Filter und der Stärke der negativen Ladung 'Virus im Zusammenhang mit seinem isoelektrischen Punkt und dem pH – Wert des Wassers Belastung im Zusammenhang mit Interaktion 21 getestet. Elution von Filter wird auch durch die Stärke dieser Wechselwirkung beeinflusst. Weil sie unter den Virustypen und sogar zwischen Stämmen innerhalb derselben Art, die Elution von den Filtern unterschiedlich ist nicht einheitlich. Dies bedeutet, dass jedes Ergebnis kann die tatsächliche Höhe der Virus in Umwelt Gewässern unterschätzen. Die Verwendung der einzelnen BGM-Zelllinie unterschätzt auch Virus Auftreten. Die Reichweitevon Enterovirus , die CPE in dieser Zelllinie in erster Linie auf Polioviren und Enterovirus B Spezies Serotypen sowie einige Reoviren 14,15,22 begrenzt produzieren kann. Andere infektiöse Virustypen werden nicht erkannt.
Poliovirus Einziehungen von Boden und Reagens – Qualität Wasser erfüllt die US – EPA – Methode 1615 Performance Akzeptanzkriterien für beide Leistungsbewertung (PE, dh Wasser ausgesät Reagenzqualität Proben mit Titern unbekannt einem Analysten, die die Leistung des Analytikers vor dem Start werden verwendet , um zu bewerten einer Studie) und LFB Proben (ergänzende Materialien Tabelle S1). Die 58% ige Rückgewinnung aus dem Grundwasser das Kulturverfahren unter Verwendung ist ähnlich wie die von anderen berichtet unter Verwendung von Leitungswasser 23,24. Die mittlere Rückgewinnung aus den LFB Proben von 111% mit einem Variationskoeffizienten (CV) von 100% erfüllt auch die Akzeptanz Verfahren Leistungskriterien, obwohl sie höher sind als die für PE-Proben beobachtet during der ICR. ICR bedeuten Ring Erholung 56% mit einem Variationskoeffizienten (CV) von 92%, während mittlere labor Einziehungen 36-85% variiert (CVs 58-131%; nicht veröffentlichte Daten aus der ICR-PE-Datenbank). Höhere Gewinnungsraten wurden in dieser Studie für niedrige Samen LFB Proben beobachtet als für höhere Samenproben (122 im Vergleich zu 42%). Zu der Zeit, dass die ICR geplant wurde, wurde erwartet, dass PE-Proben niedrigen Startwerte empfangen würden geringere Ausbeute haben, dass Bezieher hoher Samen. beobachtet hier für die LFB Proben, Erholung Poliovirus für ICR PE Proben waren 71% auf, die ähnliche (CV 100%), 54% (CV 69%) und 44% (71% CV) für Saatgut Werte ≤300 MPN, 300- 1500 MPN und> 1500 MPN sind.
Es gibt viele Methoden zur Messung infektiösen Virus in Wasserproben 25. Dieses Verfahren ist von Bedeutung in Bezug auf andere Verfahren, die in dem Grad der Standardisierung. Die Standardisierung umfasst nicht nur Qualität und Leistung steuert,sondern verwendet auch definierte Volumina und Formeln, um sicherzustellen, dass alle analytischen Laboratorien das Verfahren identisch durchführen. Ohne Standardisierung ist es schwierig, Ergebnisse in Laboratorien zu vergleichen und somit die Standardisierung ist wichtig, wenn, groß angelegte Studien in mehreren Analyselabors durchzuführen. Mit dem eingebauten in der Normung könnte diese Methode in Zukunft weiter ausgebaut werden, um zusätzliche Virustypen und Zelllinien umfassen. Forschungen im Gange Daten bereitzustellen für die Aufnahme von Adenoviren in die Methode.
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 |