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.
Энтеровирусы представляют собой разнородную группу вирусов, поражающих кишечную систему человека и которые передаются через фекально-оральным путем. Эти вирусы попадают поверхностные и грунтовые воды через очистные сооружения и септических сточных вод цистерн, неправильно спроектированных или сломанных септиков, разбитых канализационных линий, комбинированных переполнением канализационных и других точечных и рассредоточенных источников 1-4. Человеческие инфекции и болезни от вирусов, передающихся через воду происходит через потребление загрязненного или недостаточно обеззараженной воды или через рекреационного контакта с водой. Симптомы заболевания могут быть связаны с легкой до тяжелой гастроэнтерита; конъюнктивит; лихорадка; верхних дыхательных путей бедствия; рука, ящур; миокардит; асептический менингит; энцефалита; паралич; сепсис 5-8, и смерть 9,10.
Метод USEPA 1615 предусматривает процедуру для измерения инфекционных кишечных вирусных частиц в окружающей среде и питьевой воды. Эти воды могут содержатьсмесь инфекционных и неинфекционных вирионов, а только инфекционные частицы представляют собой потенциальную опасность для здоровья. Инфекционные вирусные частицы теряют инфекционность в течение долгого времени в окружающей среде и питьевых вод от потери целостности белков капсида, повреждение нуклеиновых кислот из – за УФ – излучения от солнечного света, а также повреждения из – за каких – либо дезинфицирующих средств , которые могут присутствовать 11-13. Общая процедура культивируемых вируса при условии, в методе основан на производстве цитопатического эффекта (CPE) в клеточной линии Буффало почки зеленой мартышки (BGM). Эта клеточная линия была выбрана из – за его широкого использования в полевых условиях 14,15 экологической вирусологии, даже несмотря на то диапазон инфекционных типов вирусов , обнаруженных в основном ограничены определенным энтеровирусов 15. Целью данной работы является описание Method 1615 в процедуры элюирования пятидюймовыми фильтров электроположительны картриджей, вторичной концентрации, и измерение общей культивируемых вирусов. Оценка изВ целом метод описан в Cashdollar и др. 16.
Метод USEPA 1615 был разработан для использования во время третьего цикла мониторинга нерегулируемого Загрязняющими Monitoring Правилу – х годах (UCMR3) 17 и предназначен в первую очередь для измерения появления вирусов в подземных водах. Он разделяет ряд общих шагов с помощью метода Сбор информации Правило (ICR), 15,18 , но имеет две незначительные отличия. Оба используют квантовую анализы для измерения вируса, которые производят CPE на монослоев BGM клеток с количественному основываясь на наиболее вероятное число (НВЧ) расчетов. Метод 1615 позволяет использовать более новый электропо- фильтр для концентрирования вирусов из различных матриц воды и уменьшает количество клеточных культур испытательного сосуда размножается в разведении от 20 до 10. Как незначительные изменения сократить общие затраты на метод. Уменьшение числа повторностей уменьшает рабочую силу, но приводит к несколько более низким пределом обнаружения. Хотя грунтовые воды должны иметь более низкие концентрации вируса , чем поверхностные воды, 19,20 – йе количество образца анализировали в пять раз больше, чем поверхностные воды, компенсируя отчасти для различий. Использование меньшего количества повторов будет достаточно для большинства поверхностных вод, но некоторые из них требуют разведения образца.
Метод 1615 имеет несколько важных шагов и ограничений. Говядина экстракты варьируются от партии к партии. Каждая партия должна быть проверена на эффективность вируса элюирования и способности к концентрации вируса через вторичные стадий концентрирования, как это описано в разделе дополнительные материалы S2.3. Метод использует точные формулы для расчета количества образца для инокуляции на культурах клеток BGM и определить титр вируса. Неточные результаты будут генерироваться, если эти формулы не строго следуют. Правильная асептики должны быть использованы для поддержания клеточных культур. Неинфицированные BGM управления для культивирования клеток, которые показывают бедствия в течение инкубационного периода 14 дней, вероятно, указывают на проблемы с поддержанием клеточной культуры. Большое внимание также должно быть такен во время пипеткой шаги, связанные с посевом и среднего дополнение к клеточной культуре колб, чтобы избежать перекрестного загрязнения. Элементы управления качества, описанные в дополнительном материалы раздела S2 должны быть строго соблюдены. Раздел S2 также предоставляет рекомендации по устранению неполадок по вопросам качества.
Основным механизмом адсорбции вируса на электроположительны фильтров является взаимодействие зарядов связано с силой положительного заряда на фильтре и силе отрицательного заряда персистенции , связанные с его изоэлектрической точкой и рН воды тестируемой 21. Элюирование из фильтров также зависит от силы этих взаимодействий. Поскольку они изменяются среди типов вируса и даже среди штаммов в пределах одного типа, элюирование из фильтров не является равномерным. Это означает, что любой результат может привести к недооценке фактического уровня вируса, присутствующего в окружающей среде вод. Использование одной линии клеток BGM также занижает возникновение вирусов. Диапазонэнтеральной вируса , который может производить ЦПЭ в этой клеточной линии , в основном ограничена до полиовируса и видовых серотипов энтеровирусов В, а также некоторых реовирусы 14,15,22. не будут обнаружены и другие типы инфекционного вируса.
Полиовируса извлечения из почвы и хч вод соответствовали ЮСЕПА Метод 1615 критерии приемлемости производительности как для эффективности оценки (PE, то есть образцы высевают хч воды с титрами неизвестным аналитика, которые используются для оценки производительности аналитика до начала из исследования) и образцов LFB (дополнительные материалы Таблица S1). Восстановление 58% из подземных вод с использованием методики культивирования аналогична сообщалось другими с использованием водопроводной воды 23,24. Среднее значение из образцов LFB на 111% с коэффициентом вариации (CV) 100% также удовлетворяет критериям приемлемости производительности метода, даже если они выше, чем наблюдаемое для образцов ПЭ дурьИНГ МЦР. ICR означают межлабораторное восстановление было 56% с коэффициентом вариации (CV) 92% в то время как средние внутрилабораторной возмещений варьировалась от 36 до 85% (ППО 58 до 131%, неопубликованные данные из базы данных ICR PE). Более высокие восстановление наблюдались в этом исследовании для низких семенных образцов LFB, чем для более высоких образцов семян (122 по сравнению с 42%). В то время, что МЦР было запланировано, ожидается, что PE образцы, получающие низкие значения семян будет иметь более низкое восстановление, что тех, кто получает высокие семена. Подобно тому, что здесь наблюдается для образцов LFB, восстановление полиовируса для образцов ICR PE были 71% (CV 100%), 54% (CV 69%), и 44% (CV 71%) для исходных значений ≤300 MPN, 300- 1500 MPN, и> 1500 MPN, соответственно.
Есть много методов для измерения инфекционного вируса в пробах воды 25. Этот метод имеет большое значение в отношении к другим методам в степени стандартизации. Стандартизация не только включает в себя качества и производительности управления,но также использует определенные объемы и формулы, чтобы гарантировать, что все аналитические лаборатории выполняют метод одинаково. Без стандартизации, трудно сравнивать результаты разных лабораторий, и, следовательно, стандартизация имеет важное значение при проведении крупномасштабных исследований в нескольких аналитических лабораторий. С помощью встроенного в области стандартизации, этот метод может быть расширен в будущем включать в себя дополнительные типы вирусов и клеточных линий. Ведутся исследования с целью получения данных для включения аденовируса в метод.
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 |