La determinación de la concentración efectiva de microorganismos en muestras de superficie y aguas residuales para análisis de comunidades microbianas y estudios epidemiológicos, es uno de los pasos importantes para monitorear y predecir el curso de los brotes en las comunidades 1,2. La pandemia de COVID-19, puso de manifiesto la importancia de mejorar los métodos de concentración. COVID-19 surgió a fines de 2019 y, a partir de marzo de 2023, todavía representa una amenaza para la salud humana, la vida social y la economía. Las estrategias efectivas de vigilancia y control para aliviar los impactos de los brotes de COVID-19 en las comunidades se han convertido en un importante tema de investigación, ya que han surgido nuevas olas y variantes de COVID-19, además de la rápida transmisión y propagación del virus, así como casos asintomáticos no notificados y no diagnosticados 3,4,5. El uso de la epidemiología basada en las aguas residuales para COVID-19 por parte de organizaciones de la sociedad civil, agencias gubernamentales y servicios públicos o privados ha sido útil para proporcionar información rápida relacionada con el brote y mitigar los impactos de los brotes de COVID-19 6,7,8,9. Sin embargo, la concentración de SARS-CoV-2, un virus de ARN envuelto, en muestras de aguas residuales todavía plantea desafíos10. Por ejemplo, uno de estos desafíos es la partición del SARS-CoV-2 en los sólidos de aguas residuales, lo que puede afectar la recuperación cuando los sólidos se eliminan durante la concentración11. Si este es el caso, el enfoque de la cuantificación / evaluación debe estar en las fases sólida y acuosa de las muestras de agua ambiental, en lugar de la fase acuosa solamente. Además, la elección del método de concentración puede modificarse en función de ensayos y análisis posteriores. La concentración de partículas de virus y patógenos de muestras ambientales se ha convertido en un tema de investigación urgente con desarrollos en los campos de secuenciación y microbioma.
Se han aplicado varios métodos de concentración de virus en el campo de la concentración de virus a partir de muestras ambientales de agua y aguas residuales. Algunos métodos comúnmente utilizados son la filtración, la floculación de leche desnatada (SMF), la adsorción/elución y la precipitación de polietilenglicol12-17. Entre ellos, SMF ha sido considerado un método barato y eficaz, probado con éxito y aplicado para recuperar virus, incluido el SARS-CoV-2, de aguas residuales y superficiales12,15,16,18. El procedimiento SMF es un enfoque relativamente nuevo que ha ganado un mayor reconocimiento entre muchos estudios ambientales como una metodología apropiada para recuperar simultáneamente una amplia gama de microorganismos como virus, bacterias y protozoos de todo tipo de muestras de agua, a saber, lodos, aguas residuales sin tratar, aguas residuales y muestras de efluentes19. En comparación con otras metodologías conocidas para recuperar virus de muestras ambientales como la ultrafiltración y la elución glicina-alcalina, el enfoque basado en la liofilización o la ultracentrifugación y la elución glicina-alcalina, la SMF ha sido reportada como el método más eficiente con mayores tasas de recuperación y detección viral18,20. En el presente estudio, utilizamos ARN blindado como virus de prueba para evaluar la eficiencia de recuperación de los métodos de concentración del virus, incluidas las pruebas para evaluar la recuperación del SARS-CoV-221,22.
Aquí, probamos muestras de aguas residuales y agua ambiental para demostrar la utilidad de SMF y un método de ultrafiltración secuencial para concentrar fracciones microbianas para la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR), la metagenómica basada en secuencias y la secuenciación de amplicones profundos. SMF es un método relativamente más barato y óptimo para un mayor volumen de muestras en comparación con los métodos de ultrafiltración. La idea de utilizar un método de ultrafiltración secuencial surgió de la necesidad de disminuir el volumen final de los concentrados virales durante la pandemia de COVID-19, cuando el suministro de los dispositivos de ultrafiltración de uso común era limitado, y existía la necesidad de desarrollar métodos alternativos de concentración viral.