本文介绍了VirWaTest,这是一种简单、经济且便携的方法,可在使用现场对水样中的病毒进行浓缩和检测。
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本文介绍了VirWaTest,这是一种简单、经济且便携的方法,可在使用现场对水样中的病毒进行浓缩和检测。
人类和动物排出的病毒可能污染水源,当这些水被用于饮用、灌溉食物、清洗等用途时,会对人类健康构成风险。传统的粪便细菌指示物并不总能检测出病毒病原体的存在,因此检测病毒病原体及病毒指示物对于采取风险缓解措施具有重要意义,尤其是在人道主义场景以及水源性病毒暴发频发的地区。
目前,已有多种可实现粪便指示菌(FIB)现场定量检测的商业试剂盒。然而,针对病毒检测的商业化试剂盒尚不可用。环境水样中病毒的检测需要将数升水样浓缩至较小体积。此外,浓缩后,病毒的检测依赖于病毒基因组的核酸提取及分子检测等方法(例如基于聚合酶链式反应[PCR]的检测)。
本文所述方法可利用简单且便携的设备,从10升水样中浓缩病毒,并在现场提取病毒核酸。该方法可在现场对多种病毒进行水样检测,在人道主义救援场景中具有重要应用价值,也适用于缺乏配备完善实验室的任何场合。此外,该方法还可用于浓缩水样中的病毒,并将浓缩物在室温条件下运送至实验室进行后续分析。
在人道主义紧急事件初期,获取清洁的水源、卫生设施和保持良好的卫生条件,对受影响人群的生存至关重要。因此,监测水质是预防水源性疫情暴发的优先事项。众所周知,受污染的水往往是多种疾病的源头,但即使具备常规实验室检测手段,也常常难以确定病毒性疫情(如戊型肝炎病毒(HEV))的来源。目前水质控制主要依赖于对指示性粪便污染菌(FIB)的定量检测1,2,3,4。然而,已有大量文献证实,FIB的缺失与水源性病毒病原体(如轮状病毒(RoV)、诺如病毒(NoV)或HEV)的存在之间并无相关性5,6。因此,仅依据FIB来评估水质,可能会低估水源性病毒病原体带来的风险。监测指示性病毒(如人腺病毒(HAdV))或特定病原体,有助于明确病毒暴露风险、识别人类感染的潜在来源7,8,9,10,并验证卫生措施的有效性11。
迄今为止,这些场景中的病毒检测依赖于专业人员和复杂的后勤支持。VirWaTest(virwatest.org)旨在开发一种简单、经济且便携的方法,用于在使用现场对水样中的病毒进行富集及后续检测。
病毒浓度基于10 L水样有机絮凝的原理,通过该方法可将病毒富集于较小体积中12,13。收集形成的絮状沉淀并加入缓冲液,使病毒裂解,同时防止核酸在室温下储存不超过2周时发生降解。
核酸提取方法基于使用磁性颗粒,核酸可吸附于这些颗粒上。利用磁力移液器吸附颗粒,可将它们从一种洗涤缓冲液转移至另一种,最终转入洗脱缓冲液。所获得的病毒核酸悬液可运送至参考实验室,通过基于PCR的分子检测方法进行检测。每次核酸提取均测试两种不同的加样量,以排除样本中可能存在的酶抑制作用。此外,在设备条件有限的情况下,也可在使用现场直接开展PCR检测。整个流程设计为无需依赖电源供应即可完成(图1)。
一种用于检测人类腺病毒(HAdV)的定量PCR检测方法已被改进,可在使用现场进行。人类腺病毒由人类排出,在废水样本中浓度较高,可作为人类粪便病毒指示物。此外,针对MS2噬菌体定量的PCR方法也已得到改进,因为MS2在VirWaTest中被用作过程对照。该方法可根据需要定制,用于检测任何目标病毒。
在完成开发后,VirWaTest 方法已在中非共和国(RCA)和厄瓜多尔的两种不同环境中被用户应用,并提供了该方案在实际情况下应用的反馈。
据我们所知,这是首个可在使用现场实现病毒浓缩与检测的方法,无需依赖任何电源、大型设备以及冷冻/冷藏条件。建议每份水样采集两个重复样本,以获得可靠的结果。
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1. 准备与包装
注意:待包装的材料/设备列于表1中。在处理过程控制试剂、浓缩试剂、核酸提取试剂 以及 检测试剂时,请佩戴手套。在处理核酸提取所需试剂时,应佩戴护目镜。
2. 病毒浓缩
注意:在样品采集、试剂配制、絮凝、絮体收集和废物处理过程中,必须始终佩戴手套。在试剂配制过程中,需佩戴护目镜。
3. 核酸提取
注意:进行核酸提取操作时,请佩戴手套并始终戴上防护眼镜。
4. 使用电池供电的八通道实时荧光定量PCR仪进行病毒检测
注意:进行核酸检测操作时请佩戴手套并始终佩戴防护眼镜。每次开展新的 PCR 实验时,应更换新手套,以避免交叉污染。
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方法开发
该方法由水与食品中病毒污染物实验室在GenIUL和乐施会(Oxfam Intermón)的协作下开发完成,包含三个不同步骤。第一步为病毒颗粒浓缩,是对先前描述的脱脂牛奶絮凝法的一种改进12,17,18。原始方法经过修改,使其无需电源供应、操作更简便,且无需离心步骤。
通过在地下水中添加已知浓度的人腺病毒(HAdV)和MS2噬菌体,测试了VirWaTest浓缩方法的回收率。VirWaTest浓缩与提取方法对MS2的病毒回收率估计为3.01%至18.02%,对HAdV的回收率为17.52%至44.22%。这些...
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VirWaTest 方法使无经验的使用者能够在使用现场完成水样中病毒的浓缩及核酸提取。该方法经济、快速且操作简便。浓缩基于脱脂牛奶的有机絮凝原理:在低 pH 和高电导率条件下,脱脂牛奶中的蛋白质聚集形成絮状物,病毒可吸附于其上。当絮状物沉降后,易于收集,从而实现对 10 L 水样的浓缩,而传统的超速离心法则无法处理如此大体积的水样。
该方法已进行改进,可在采样点实施,除使用电池供电的磁力搅拌器外,无需任何其他电气设备。其他一些基于水过滤的方法也已被用于病毒浓缩,并可在使用现场操作。然而,水样中悬浮的物质常常堵塞滤膜,因此,这些系统可浓缩的样品体积较小,是一个严重的限制因素。
这是首次描述一种可在使用现场对水样中的病毒进行浓缩的方法,且不受水样浊度的影响。若有合适的材料,VirWaTest 浓缩法可同时处理多个样品。此外,已有研究表明脱脂牛奶絮凝法在细菌和寄生虫的浓缩中同样有效19。
准备合适的材料对于正确实施该操作至关重要。...
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作者无任何利益冲突需要披露。
VirWaTest 是由 ELHRA(人道主义学习促进组织)的 HIF(人道主义创新基金)项目资助的一项研究计划 & 人道主义援助研究)。作者感谢参与本研究的供水、环境卫生和个人卫生(WASH)团队的大力支持。厄瓜多尔样本分析工作由乐施会厄瓜多尔分会和拉丁美洲大学研究部(AMB.BRT.17.01)资助。S. Bofill-Mas 是巴塞罗那大学的塞拉-亨特学者。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
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| 带盖 8 孔微量离心管条 | dD Biolab | 840637 | 低轮廓,薄管壁,适用于定量和定性 PCR |
| 磁力搅拌器用电池和电源适配器 | GenIUL | 900011674 | 包含 12V 汽车电源适配器 |
| 桶支架 | GenIUL | 900011648 | 铝制支架 |
| 10 L 桶 | Cater4You | 10LTR | 聚丙烯材质,防篡改,透明颜色 |
| 50 mL 离心管 | LabBox | CTSP-E50-050 | 聚丙烯材质,无菌,带刻度,带裙边 |
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| 透明 PET 瓶 | LabBox | FPET-500-088 | 透明颜色,PET 材质,不包含瓶盖 |
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| 5 mL Eppendorf 管 | dD Biolab | 999542 | 聚丙烯材质,无菌,带刻度 |
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| NucliSens 裂解缓冲液 | Biomerieux | 200292 | 最多可用于 48 次提取,常温保存 |
| 开口尖端移液管,10 mL | Deltalab | 900136N | 无菌, individually 包装(纸/塑料) |
| PE 螺口盖 PP28 | LabBox | TP28-004-020 | 适用于 PET 瓶 |
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| 聚乙烯巴斯德移液管 | LabBox | PIPP-003-500 | 带刻度,总体积 7 mL,非无菌 |
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| 封口尖端移液管,10 mL | Deltalab | PN10E1 | 无菌, individually 包装(纸/塑料) |
| 封口尖端移液管,50 mL | Deltalab | 900043 | 无菌, individually 包装(纸/塑料) |
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| 分子生物学级水试剂,1L | Sigma-Aldrich | W4502-1L | 无核酸酶和蛋白酶,0.1 μm 过滤 |
| Whirl-Pak 袋,540 mL | Deltalab | 200361 | 稳定底座 |
| 普通自封袋 | LabBox | BZIP-080-100 | 聚乙烯材质,长 × 宽 = 120 × 80 mm |
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