The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Norwegian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1National Exposure Research Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency, 2Shaw Environmental & Infrastructure, 3Office of Ground Water and Drinking Water, US Environmental Protection Agency
Rhodes, E. R., Villegas, L. F., Shaw, N. J., Miller, C., Villegas, E. N. A Modified EPA Method 1623 that Uses Tangential Flow Hollow-fiber Ultrafiltration and Heat Dissociation Steps to Detect Waterborne Cryptosporidium and Giardia spp.. J. Vis. Exp. (65), e4177, doi:10.3791/4177 (2012).
Cryptosporidium og Giardia arter er to av de mest utbredte protozoer som forårsaker vannbårne diaré sykdomsutbrudd verden. For å bedre karakterisere utbredelsen av disse patogener, ble EPA Method 1623 utviklet og brukt til å overvåke nivåene av disse organismene i USA drikkevann leverer 12. Metoden har tre hoveddeler, den første er utvalget konsentrasjonen der minst 10 L av rå overflatevann blir filtrert. Organismene og fanget rusk blir deretter elueres fra filteret og sentrifugeres til videre konsentrere prøven. Den andre delen av metoden bruker en immunomagnetiske separasjon prosedyre hvor konsentrert vannprøven brukes til immunomagnetiske perler som spesifikt bindes til de Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster muliggjør spesifikk fjerning av parasitter fra konsentrert rusk. Disse (OO) cyster er så løsrevet fra de magnetiske kuler av en syre dissosiasjon proseDure. Den siste delen av metoden er immunfluorescens flekker og telling der (OO) cyster brukes på et lysbilde, beiset, og nummerert av mikroskopi.
Metode 1623 har fire børsnoterte prøven konsentrasjon systemer for å fange Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster i vann: Envirochek filtre (Pall Corporation, Ann Arbor, MI), Envirochek HV filtre (Pall Corporation), Filta-Max filtre (IDEXX, Westbrook, MA), eller kontinuerlig flyt Sentrifugering (Haemonetics, Braintree, Massachusetts). Imidlertid har Cryptosporidium og Giardia (OO) cyst inngang varierte sterkt avhengig av kilden vannet matrise og filtre brukt 1,14. En ny tangentiell flyt hul-fiber ultrafiltrasjon (HFUF) system har nylig vist seg å være mer effektive og mer robust ved å utvinne Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster fra ulike vann matriser, dessuten er det billigere enn andre patronfilter alternativs, og kan konsentrere flere patogener samtidig 1-3,5-8,10,11. I tillegg tidligere studier av Hill og kolleger vist at HFUF betydelig forbedret Cryptosporidium oocyster inngang når sammenlignes direkte med de Envirochek HV filtrene 4. Ytterligere endringer av dagens metoder har også blitt rapportert å forbedre metoden ytelsen. Skifte syre dissosiasjon prosedyren med varme dissosiasjon ble vist å være mer effektiv på å skille Cryptosporidium fra de magnetiske perler i enkelte matriser 9,13.
Denne protokollen beskriver en modifisert metode 1623 som bruker den nye HFUF filtreringssystem med varmen dissosiasjon trinnet. Bruken av HFUF med dette endret Metode er et rimeligere alternativ til dagens EPA Method 1623 filtrering alternativer og gir mer fleksibilitet ved at konsentrasjonen av flere organismer.
1. Tangentiell Flow Hollow-fiber ultrafiltrasjon Prosedyre
Eluering Løsning (1 L):
Til 1 L av reagens karakter vann legge 0,1 g natrium polyfosfat, 0,1 ml Tween-80 og 0,01 ml Y-30 Antifoam.
2. Immunomagnetiske Separasjon Prosedyre
3. Farging og eksamen
Merk: Ytterligere informasjon om den opprinnelige prosedyren kan bli funnet i desember 2005-versjonen av EPA Method 1623 12. Den tangentielle flyt hul-fiber ultrafiltrasjon beskrevet brukes i stedet for § 12.0 av EPA Method 1623. Varmen dissosiasjon modifiserer § 13.3.3 av EPA Method 1623. Prosedyren beskriver også en ekstra PBS skylling under IMS prosess som kan settes inn i desember 2005-versjonen av Method 1623 etter avsnitt 13.3.2.16. Den komplette listen av forbruksvarer, reagenser og utstyr som brukes for EPA Method 1623 inkludert disse endringene er oppført i utstyrslisten.
4. Representative Resultater
Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster utvinnes gjennom prosesser av filtrering og immunomagnetiske separasjon oppdaget av mikroskopisk analyse. På 200X total forstørrelse, hver organisme viser en typisk farging mønster, størrelse og form som vist i Figur 2 Cryptosporidium er en sone til sfærisk objekt 4 til 6 mikrometer i diameter som viser strålende eple-grønne FITC fluorescens med lyst markerte kanter (figur 3A ). Med DAPI UV, vil en oocyst stille en av følgende typiske trekk kategorier: lyseblå intern flekker med en grønn kant og ingen tydelig kjerner (DAPI negativ), intense blå intern flekker, eller opp til fire forskjellige, himmelblå kjerner (DAPI positive - Figur 3B). Atypisk funksjoner inkluderer avvik i farge, struktur, eller DAPI fluorescens (f.eks for mange beiset atomkjerner, rød fluoriserende interne strukturer). Dersom fluorescerende objektet har møtt kriteriene for typisk FITC og DAPI farging, blir det undersøkt ved hjelp av differensial forstyrrelser contrast (DIC). Objektet er undersøkt for atypiske eksterne eller interne morfologiske egenskaper som celleveggen ornamenter, eller en eller to store kjerner fylle cellen. Hvis atypiske strukturer ikke er observert, er objektet registrert i det totale IFA telle og kategorisert som en tom amorf struktur eller med ett til fire sporozoites presentere (Figur 3C). Tilsvarende er Giardia-lignende objekter undersøkt med hensyn til FITC og DAPI farging samt DIC egenskaper, som axonemes, median organer, og kjerner Giardia cyster er runde til avrundede strålende eple-grønne gjenstander, 8 -. 18 mikrometer lange med 5 - 15 mikrometer brede med lyst markerte kanter (Figur 3D). Med DAPI UV vil Giardia cyste vise DAPI-negativ farging, eller DAPI-positive egenskaper (Figur 3E). Det fluorescerende objektet undersøkes av DIC for typiske og atypiske trekk på samme måte som beskrevet for Cryptosporidium.Hvis atypiske funksjoner som ikke er observert, er objektet registrert i det totale IFA teller og kategorisert som tom holdig amorf struktur, eller med en eller flere type interne strukturer presentere (Figur 3F).
Enhver organisme som er observert å ha atypisk funksjoner bør ikke regnes som en (oo) cyste. Mikroskopisk analyse av miljøprøver kan være utfordrende som det er organismer som kan auto-fluoresce eller kryssreagerer med FITC-konjugert anti-Cryptosporidium og / eller anti-Giardia antistoffer en. Det anbefales at en analytiker være kjent med akvatiske mikrober og gjennomgang dusinvis av lysbilder til å få erfaring identifisere Cryptosporidium og Giardia. Minst tre (oo) cyster på positiv farging kontroll lysbildet skal være preget før hver økt på mikroskopet.
Kvalitetskontroll prøver kan bli tilsatt (OO) cyster å bestemme prosent recOvery for hver protozo bruke beregningen:
(Oo) cyste Prosent Recovery = ((QC Sample Count - Teller fra Unspiked Utvalg) / Spike) x 100.

Figur 1. Grafisk fremstilling av tangentielle flyten hul-fiber ultrafiltrasjon system. Slangen er fargekodet for å hjelpe er montering av systemet.

Figur 2. Representant fluorescens bilde av Cryptosporidium og Giardia (OO) cyster. Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster ble farget med FITC merket anti-Cryptosporidium / Giardia antistoffer. Piler, Giardia cyster; pilspisser, Cryptosporidium oocyster. Totalt fire Cryptosporidium oocyster og seks Giardia cyster ble funnet i flyet i fokus. Prøver observed henhold 200X forstørrelse.

. Figur 3 Representative mikroskopiske bilder av Cryptosporidium oocyster og Giaridia cyster som brukes for å karakterisere Cryptosporidium oocyster (A - C).. Brilliant eple-grønne FITC fluorescens av sfæriske objekter 4 til 6 mikrometer i diameter med lyst markerte kanter (A) inneholder opptil fire forskjellige, himmelblå DAPI kjerner (B) og ett til fire sporozoites (S) per oocyst (C). Giardia cyster (D - F). Brilliant eple-grønne FITC fluorescens av omg til avrundede gjenstander 8 - 18 mikrometer lange ved 5 - 15 mikrometer brede med lyst markerte kanter (D) som inneholder opptil fire himmelblå DAPI kjerner (E) og med en eller flere merkes intern struktur slik som kjerner (N), median kroppen (M) og eller axonemes (A) (F). Hvite piler, strålende eplegrønn fluorescens farging Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster walls, hvite pilspisser, DAPI positive kjerner. Prøver observert etter 1000x forstørrelse.
Tangentiell flyt hul-fiber ultrafiltrasjon er en alternativ og effektiv teknikk for den opprinnelige konsentrasjonen av Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster fra vann. Hollow-fiber ultrafiltrasjon er rimeligere enn tradisjonelle filtre. Siden det har evnen til å konsentrere Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster fra en rekke forskjellige vann matriser det er en nyttig alternativ til dagens filtrering teknikker som brukes for EPA Method 1623. Som med de fleste andre filtrering metoder, er hul-fiber ultrafiltrasjon utsatt for begroing med ekstremt grumsete prøver. Høyt vanntrykk ville følge av filteret begroing, derfor anbefales det å overvåke trykket under filtrering løp. I tillegg til Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster, har hul-fiber ultrafiltrasjon vist seg å være i stand til å konsentrere seg bakterier og virus 1-3,5,8. Hollow-fiber ultrafiltrasjon outlined i denne metoden kan brukes til å konsentrere flere organismer i en enkelt prøve. Det er bemerkelsesverdig at å skaffe en endelig volum mellom 200 og 250 ml er den kritiske siste trinnet i konsentrasjonen prosedyren slik at ekstra Sentrifugering trinn, som kan resultere i (oo) cyste tap, unngås (trinn 2,2). Imidlertid kan slik at volumet i flasken for å slippe altfor lavt ha ugunstige effekter på inngang siden det ikke vil være nok væske volum for å tvinge alle oocyster eller cyster i retentate flasken. Derfor anbefales det å opprettholde en endelig volum mellom 200 og 250 ml.
Heat dissosiasjon er et alternativ til syre dissosiasjon trinnet i metode 1623. Denne alternative trinnet har vist seg å forbedre Cryptosporidium oocyst utvinning og redusere metoden variasjon når isolert fra enten elven eller reagens vann 9. En side-by-side-sammenligning av syre og varme dissosiasjon metoder viste at bruk av varme til dissociaTe organismene fra immunomagnetiske perlene produseres høyere gjennomsnittlig inngang for både Cryptosporidium og Giardia. I tillegg var presisjonen av Cryptosporidium og Giardia inngang bedre i prøver behandlet med varme dissosiasjon sammenlignet med syre dissosiasjon 9.
Inkorporering av HFUF som konsentrasjonen steget tillater mer fleksibilitet ved å tilby muligheten til å konsentrere seg flere organismer. I tillegg er det et rimeligere alternativ til nåværende metode 1623 filtrering alternativer.
The United States Environmental Protection Agency gjennom sitt kontor for forskning og utvikling i samarbeid med Office of grunnvann og drikkevann tekniske Support Center finansiert forskningen som er beskrevet her. Alt arbeid ble støttet på stedet ved US EPA, Cincinnati, Ohio. Selv om informasjonen som er beskrevet i denne artikkelen har blitt finansiert helt eller delvis av United States Environmental Protection Agency under kontrakt (kontrakt EP-C-06-031) til Shaw miljø og infrastruktur, Inc, betyr det ikke nødvendigvis gjenspeiler synspunktene til den Agency og ingen offisiell godkjenning bør utledes. Det har blitt utsatt for Agency gjennomgang og godkjent for publisering.
Vi ønsker å takke Ann Grimm og Michael Zimmerman for kritisk gjennomgang av dette manuskriptet og Doug Hamilton for sin teknisk support.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Asahi Kasei Rexeed 25 S/R wet hollow-fiber ultrafilters | Dial Medical | REXEED25S/R | |
| I/P 73 (Masterflex R-3603), or equivalent | Cole-Parmer | EW-06408-73 | |
| L/S 24 (Masterflex Platinum-Cured), or equivalent | Cole-Parmer | EW-96410-24 | |
| L/S 15 (Masterflex Platinum-Cured), or equivalent | Cole-Parmer | EW-96410-15 | |
| L/S 36 (Masterflex Platinum-Cured), or equivalent | Cole-Parmer | EW-96410-36 | |
| I/P Precision Brushless Drive | Cole-Parmer | EW-77410-10 | |
| I/P Easy Load Pump Head | Cole-Parmer | EW-77601-10 | |
| Black HDPE Tee, 1/4"x 3/8" x 3/8" | US Plastics | 62064 | |
| Masterflex T-connector L/S 15-25 | Cole-Parmer | EG-30613-12 | |
| Nalgene heavy-duty pp 1 L bottle | Cole-Parmer | EW-06257-10 | |
| 10 ml pipettes | Fisher Scientific | 13-678-11C | |
| Nalgene filling/venting cap for 1/4" tubing, 53B | Cole-Parmer | EW-06258-10 | |
| Pressure gauge | Cole-Parmer | A-680-46-10 | |
| Straight coupling, NPT(F), 1/4" | Cole-Parmer | EW-06469-18 | |
| NPT branch tee, natural pp | Cole-Parmer | A-30610-75 | |
| Pinch clamps, 1/2" | Cole-Parmer | EW-06833-00 | |
| Custom fit DIN adapters | Molded Products Corp | MPC-855NS.250 | |
| Ring stand | Fisher Scientific | 14-670B | |
| Ring stand clamps | Fisher Scientific | 05-769-6Q | |
| Keck ramp clamp, 14mm | Cole-Parmer | EW-06835-10 | |
| Sodium polyphosphate | Sigma-Aldrich | 305553 | |
| Sodium thiosulfate pentahydrate | Sigma-Aldrich | 72050 | |
| Antifoam Y-30 emulsion | Sigma-Aldrich | A5758 | |
| Tween-80 | Sigma-Aldrich | P1754 | |
| 10 L Collapsible high-density polyethylene cubitainer | VWR international | IR314-0025 | |
| Centrifuge bottle rack | Fisher Scientific | 05-663-103 | |
| 250 ml conical centrifuge tubes | Corning | 430776 | |
| Disposable funnel | Cole-Parmer | U-6122-10 | |
| Wash bottle | Cole-Parmer | U-06252-40 | |
| Centrifuge | Beckman Coulter Inc. | Allegra X-15R | |
| Swinging bucket rotor | Beckman Coulter Inc. | ARIES SX4750 | |
| Centrifuge bucket adapters for 250 ml conical tubes | Beckman Coulter Inc. | 349849 | |
| 200 μl large bore pipette tips | Fisher Scientific | 02-707-134 | |
| VacuShield Filter | Gelman | 629-4402 | |
| 5 ml pipettes | Fisher Scientific | 13-678-11D | |
| Dynabeads: Cryptosporidium/Giardia combo kit | IDEXX | 73002 | |
| 50 ml conical centrifuge tubes | Falcon BD | 352098 | |
| Dynal L10 flat sided tubes | IDEXX | 74003 | |
| Timer | VWR international | 23609-202 | |
| Dynal MPC-6 magnet | IDEXX | 12002D | |
| 1 ml pipettes | VWR international | 53283-700 | |
| 1.5 ml low adhesion microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-681-320 | |
| 1000 μl pipette & corresponding barrier tips | Gilson, Inc. | P1000/DF1000ST | |
| 100 μl pipette & corresponding barrier tips | Gilson, Inc. | P100/DF100ST | |
| 9 inch Pasteur pipettes | VWR international | 14672-412 | |
| Dynal MPC-S magnet | IDEXX | 12020D | |
| Vortex | VWR international | 14216-188 | |
| Dynabeads rotator mixer | IDEXX | 94701 | |
| Heat block | Fisher Scientific | 11-718-2 | |
| Lab Armor Beads | Lab Armor | 42370-750 | |
| Digital thermometer | Fisher Scientific | 15-077-60 | |
| Phosphate-buffer saline 1X pH 7.4 (1X PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | |
| Single Spot slides | IDEXX | 30201 | |
| Cover glass | Corning | 287018 | |
| EasyStain direct kit | BTF | - | |
| 10 μl pipette & corresponding barrier tips | Gilson, Inc. | P10 & DF10ST | |
| 4’,6’-Diamidino-2-phenyl indole dihydrochloride (DAPI) | Sigma-Aldrich | D9542 | |
| Clear nail polish | Fisher Scientific | S30697 | |
| Methanol | Fisher Scientific | L6815 | |
| Kimwipes | Kimberly Clark | 34155 | |
| Incubator | Boekel Scientific | 133000 | |
| slide warmer | Fisher Scientific | 11-474-521 | |
| Immersion oil, Type A ND= 1.515 | Nikon Instruments | MXA20234 | |
| Nikon 90i microscope with DIC capabilities | Nikon Instruments | MBA 77000 | |
| Plan APO 100X oil objective | Nikon Instruments | MRD01901 | |
| Plan Achro 20X | Nikon Instruments | MRL00202 | |
| FITC filter | Nikon Instruments | 96302 | |
| DAPI filter | Nikon Instruments | 96301 | |
| X-cite fluorescence illuminator | Nikon Instruments | 87540 | |
| Lens paper | Nikon Instruments | 76997 | |
| Biohazard disposable bag | Fisher Scientific | 01-829D | |
| Biohazard sharps container | Fisher Scientific | 14-827-117 | |
| 3 % hydrogen peroxide | VWR international | BDH3540-2 | |
| Bleach | Fisher Scientific | 1952030 | |
| Wypall | Kimberly Clark | 34790 |