Method Article
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.
الفيروسات المعوية هي مجموعة متنوعة من الفيروسات التي تصيب الجهاز المعوي البشري والتي تنتقل من طريق البراز إلى الفم. هذه الفيروسات تدخل مياه السطحية والجوفية من خلال محطة معالجة مياه الصرف الصحي والنفايات السائلة خزان الصرف الصحي، والمصممة بشكل غير صحيح أو كسر خزانات الصرف الصحي، وخطوط الصرف الصحي المكسورة، وتجاوزات الصرف الصحي جنبا إلى جنب، وغيرها من نقطة وغير نقطة مصادر 1-4. الإصابات البشرية ومرض من الفيروسات المنقولة عن طريق المياه تحدث عبر استهلاك المياه الملوثة أو تطهيرها بشكل كاف أو من خلال الترفيهية ملامسة الماء. أعراض المرض قد تنطوي خفيفة الى التهاب المعدة والأمعاء الحاد. التهاب الملتحمة؛ حمى؛ الضائقة التنفسية العليا. مرض اليد و القدم و الفم؛ التهاب عضلة القلب. التهاب السحايا العقيم. التهاب الدماغ؛ شلل؛ الإنتان 5-8، والموت 9،10.
وكالة حماية البيئة أسلوب 1615 يوفر إجراء لقياس المعدية جزيئات الفيروس المعوي في المياه البيئية والشرب. يمكن أن تحتوي هذه المياه علىخليط من virions المعدية وغير المعدية، ولكن الجسيمات المعدية فقط تشكل خطرا على الصحة. تفقد جزيئات الفيروس المعدية العدوى مع مرور الوقت في المياه البيئية والشرب من فقدان النزاهة البروتين قفيصة، الأضرار التي لحقت الأحماض النووية بسبب الأشعة فوق البنفسجية من أشعة الشمس، والأضرار الناجمة عن أي المطهرات التي قد تكون موجودة 11-13. ويستند هذا الإجراء فيروس زروع الكلي المنصوص عليها في طريقة على إنتاج آثار الاعتلال الخلوي (CPE) في خط خلية بافالو الأخضر قرد الكلى (BGM). وقد تم اختيار هذا الخط الخلية بسبب الاستخدام الواسع النطاق في مجال علم الفيروسات البيئي 14،15، على الرغم من أن تقتصر على مجموعة من أنواع الفيروسات المعدية الكشف في المقام الأول إلى بعض الفيروسات المعوية 15. والغرض من هذه الورقة هو وصف الإجراءات طريقة 1615 لشطف من خمسة بوصة مرشحات خرطوشة كهربي، وتركيز الثانوي، وقياس مجموع الفيروسات زروع. تقييم ليوصف أسلوب شامل في Cashdollar وآخرون. 16.
ملاحظة: الرجاء راجع قسم المواد التكميلية S1 للحصول على قائمة من التعاريف. ووصف إجراءات ضمان الجودة المرتبطة كالة الحماية البيئية أسلوب 1615 في قسم S2 مواد تكميلية.
1. تصفية إجراء شطف
الإجراءات التركيز 2. التلبد العضوية
3. إجمالي زروع الفيروسات كمي الفحص
ملاحظة: للحصول على جميع الخطوات يضيف دائما حلول بعناية لتجنب إزعاج أحادي الطبقة الخلية.
وتركز الفيروس من المياه الجوفية مصدر من ثلاث محطات لمعالجة مياه الشرب وخاصة جيدا باستخدام مرشحات كهربي. مجموعتين عينة، تتألف من العينة الميدانية ومراقبة LFSM، تم جمعها من محطات المعالجة في مناسبات منفصلة، وجمعت مجموعة واحدة عينة من البئر الخاص. تم تحديد العام للاسترداد الفيروس باستخدام عينات LFSM من اثنين من النباتات وكذلك الخاص (عينتين من مصنع واحد وعينة واحدة من آخر استبعدت من الحساب لأنه لا يمكن تحديد قيمة مبن من البذور المستخدمة مع كل عينة بدقة بسبب إلى نتائج CPE غير طبيعية بين قوارير مكرر). يعني انتعاش فيروس شلل الأطفال من عينات المياه الجوفية في المتوسط 58٪ مع معامل الاختلاف من 79٪ (الشكل 2) 16. تم الكشف عن أي فيروس زروع في أي من العينات الميدانية المياه المكررة الأرض غير المصنف.
وقد تم قياس الأداء الأسلوب أيضا باستخدام LFB الصورةamples تعديلها باستخدام مستويين مختلفة من البذور. تم استخدام "منخفض" عيار 300 مبن من فيروس شلل الأطفال لتقييم الأداء على مستويات أقل من 500 مستوى مبن LFB "قياسي" المستخدمة في أسلوب وكالة حماية البيئة 1615. وعيار "عالية" من كان يستخدم 1000 مبن من فيروس شلل الأطفال لاختبار الأداء في مستوى السيطرة LFSM. هذه الضوابط أداء مماثل مع انتعاش متوسط من 111٪ ومعامل الاختلاف من 100٪ (الشكل 2). وكانت جميع LRB سلبية العينات وجميع العينات LFB أداء ضمن نطاق القبول (الجدول المواد التكميلية S1).
ويظهر الشكل 1. تصفية شطف. التخطيطي لاستخدام وعاء الضغط لتصفية خرطوشة شطف. يستخدم ضغط الهواء الإيجابي لدفع لحم البقر استخراج الحل في حاوية ضغط من خلال يخدع خرطوشة الإسكانtaining تصفية خرطوشة كهربي. يمكن أن تكون بديلا مضخة تحوي للحاوية الضغط، مع مدخل المضخة التي وضعت في حاوية عقد استخراج اللحم البقري حل.
الشكل 2. متوسط فيروس شلل الأطفال الاسترداد (٪) من الأرض والكاشف الصف المياه. وأظهرت انتعاش متوسط في المئة لفيروس شلل الأطفال من الأرض ( . ن = 4) والصف كاشف المياه (
. ن = 12) عينات. شملت عينات المياه اثني عشر الصف كاشف ستة المصنف مع 300 مبن وستة المصنف مع 1000 مبن من فيروس شلل الأطفال. أشرطة الخطأ تمثل الخطأ المعياري.
وكالة حماية البيئة أسلوب 1615 تم تطويرها للاستخدام خلال دورة الرصد الثالثة على غير المنظم الملوثات تنظيم الرصد (UCMR3) 17 و تهدف في المقام الأول لقياس حدوث الفيروس في المياه الجوفية. وتشترك في عدد من الخطوات المشتركة مع أسلوب جمع المعلومات القاعدة (مجلس النواب)، 15،18 ولكن اثنين من الاختلافات الطفيفة. كلا استخدام فحوصات كمي لقياس الفيروس التي تنتج CPE على الطبقات الوحيدة الخلية BGM مع الكميات التي تستند إلى معظم (MPN) حسابات عدد محتمل. طريقة 1615 يسمح باستخدام فلتر كهربي أحدث لتركيز الفيروس من مختلف المصفوفات المياه ويقلل من عدد من زراعة الخلايا عاء الاختبار نسخ متماثلة في التخفيف من 20 إلى 10. كل التغييرات الطفيفة خفض التكاليف طريقة الشاملة. التخفيض في عدد مكررات يقلل من العمل، ولكن النتائج في حد اكتشاف أقل قليلا. على الرغم من أن من المتوقع أن يكون تركيز أقل من الفيروسات من المياه السطحية المياه الجوفية، 19،20 ثمبلغ (ه) من عينة يعاير خمس مرات من المياه السطحية، وتعويض جزئيا عن الاختلافات. فإن استخدام عدد أقل من مكررات تكون كافية لمعظم المياه السطحية، ولكن بعض سيتطلب تخفيف عينة.
طريقة 1615 لديها العديد من الخطوات الحاسمة والقيود. تختلف مقتطفات لحوم البقر من الكثير الكثير. كل الكثير ينبغي اختبار لفعالية شطف الفيروس والقدرة على تركيز الفيروس من خلال الخطوات تركيز الثانوية كما هو موضح هي مواد تكميلية قسم S2.3. يستخدم الأسلوب الصيغ دقيقة لحساب كمية عينة لتطعيم على مزارع الخلايا BGM وتحديد التتر الفيروس. سيتم إنشاء نتائج غير دقيقة إذا لم يتم اتباع هذه الصيغ بدقة. يجب استخدام تقنية العقيم المناسبة للحفاظ على الثقافات الخلية. غير المصابة BGM الضوابط ثقافة الخلية التي تظهر الضيق أثناء فترة الحضانة لمدة 14 يوما على الأرجح يشير إلى مشاكل مع صيانة ثقافة الخلية. عناية كبيرة يجب أن يكون أيضا تاكين خلال pipetting لالخطوات المتبعة مع تلقيح وبالإضافة المتوسطة لقوارير زراعة الخلايا لتجنب انتقال التلوث. ومراقبة الجودة وصفها في القسم التكميلي المواد S2 يجب اتباعها بدقة. كما يوفر قسم S2 المشورة حل لمشاكل قضايا الجودة.
الآلية الأولى من امتصاص الفيروس إلى كهربي المرشحات هو التفاعل تهمة تتعلق قوة شحنة موجبة على مرشح وقوة الشحنة السالبة للفيروس "تتعلق نقطة تساوي الكهربية والرقم الهيدروجيني للمياه التي يجري اختبارها 21. شطف من المرشحات أيضا يتأثر قوة هذه التفاعلات. لأنها تختلف بين أنواع الفيروسات وحتى بين السلالات داخل نفس النوع، شطف من المرشحات ليست موحدة. وهذا يعني أن أي نتيجة قد نقلل من المستوى الفعلي للفيروس الحالي في المياه البيئية. استخدام خط الخلية BGM واحد أيضا يقلل حدوث الفيروس. النطاقفيروس المعوي التي يمكن أن تنتج CPE في هذا الخط خلية في المقام الأول يقتصر على فيروس شلل الأطفال والأنماط المصلية الأنواع الفيروسة المعوية B وكذلك بعض reoviruses 14،15،22. لن يتم الكشف عن أنواع الفيروسات المعدية الأخرى.
اجتمع المستردة فيروس شلل الأطفال من المياه الجوفية والصف كاشف الطريقة وكالة حماية البيئة 1615 معايير القبول الأداء لكل من تقييم الأداء (PE، أي عينات من المياه المصنف كاشف الصف مع التتر غير معروفة لأحد المحللين التي تستخدم لتقييم أداء المحلل قبل بدء دراسة) وعينات LFB (مواد تكميلية الجدول S1). استعادة 58٪ من المياه الجوفية باستخدام الإجراء الثقافة هي مماثلة لتلك التي ذكرت من قبل الآخرين باستخدام ماء الصنبور 23،24. التقى متوسط التعافي من عينات LFB من 111٪ مع معامل الاختلاف (CV) من 100٪ أيضا معايير القبول أداء طريقة حتى ولو كانت أعلى من تلك التي لوحظت لعينات PE الدرجي في مجلس النواب. مجلس النواب يعني كان الانتعاش بين المختبرات 56٪ مع معامل الاختلاف (CV) من 92٪ في حين المبالغ المستردة intralaboratory متوسط تنوعت 36-85٪ (السير الذاتية 58-131٪، بيانات غير منشورة من قاعدة البيانات النواب PE). وقد لوحظت المبالغ المستردة أعلى في هذه الدراسة لعينات LFB البذور منخفضة من عينات البذور أعلى (122 مقابل 42٪). في الوقت الذي النواب كان يجري التخطيط، كان من المتوقع أن عينات PE تلقي القيم البذور منخفضة سيكون الانتعاش أقل أن أولئك الذين يتلقون بذور عالية. مماثلة لتلك التي لوحظت هنا للحصول على عينات LFB، كان الانتعاش فيروس شلل الأطفال لعينات مجلس النواب PE 71٪ (CV 100٪) و 54٪ (CV 69٪)، و 44٪ (CV 71٪) للقيم البذور ≤300 مبن، 300- 1500 مبن، و> 1500 مبن على التوالي.
هناك العديد من الطرق لقياس الفيروسات المعدية في عينات المياه 25. هذا الأسلوب هو مهم بالنسبة للطرق الأخرى في درجة التوحيد. توحيد يشمل ليس فقط الجودة والأداء الضوابط،ولكنه يستخدم أيضا كميات وصيغ محددة لضمان أن جميع المختبرات التحليلية أداء أسلوب مماثل. دون التوحيد، فمن الصعب مقارنة النتائج بين المختبرات، وبالتالي توحيد ضروري عند إجراء دراسات واسعة النطاق في المختبرات التحليلية متعددة. مع توحيد المدمج في ويمكن توسيع نطاق هذا الأسلوب في المستقبل لتشمل أنواع فيروس إضافية وخطوط الخلايا. وتجري حاليا بحوث لتوفير بيانات لإدراج اتش في الأسلوب.
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 | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
A correction was made to: EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. II. Total Culturable Virus Assay. The values for Reagent Grade Water shown in Figure 2 were changed from a mean value of 111% with a standard error of 8% to a mean value of 82% with a standard error of 26%.
The penultimate sentence of the last paragraph of the Representative Results section was changed from:
These controls performed similarly with a mean recovery of 111% and a coefficient of variation of 100% (Figure 2),
to:
These controls had a mean recovery of 82% and a coefficient of variation of 110% (Figure 2).
The third sentence of the fourth paragraph of the Discussion section was changed from:
The mean recovery from the LFB samples of 111% with a coefficient of variation (CV) of 100% also met the method performance acceptance criteria even though they are higher than that observed for PE samples during the ICR,
to:
The mean recovery from the LFB samples of 82% with a coefficient of variation (CV) of 110% also met the method performance acceptance criteria even though they are higher than that observed for PE samples during the ICR.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved