Transmisja wirusa opiera się na kombinacji kilku czynników. W przypadku wirusa wydzielanego w środowisku jego transmisja zależy również od zdolności do przetrwania w warunkach poza gospodarzem. Ogólne badanie inaktywacji wirusa jest zatem kluczowym krokiem w pomaganiu krajowym organom ds. zdrowia i decydentom we wdrażaniu środków kontroli i bezpieczeństwa biologicznego.
Wiedza na temat trwałości wirusa w warunkach naturalnych i laboratoryjnych znacznie wzrosła w ciągu ostatniej dekady. W przypadku wirusów grypy typu A (IAV) ich drogi przenoszenia narażają cząsteczki wirusa na szeroki zakres warunków środowiskowych. W szczególności mogą być przenoszone przez: 1) drogą fekalno-oralną przez wodę (tj. ptasie wirusy) lub 2) bezpośredni lub pośredni kontakt z zanieczyszczonymi źrótnami, a także aerozolami i kropelkami oddechowymi (tj. wirusami drobiu i ssaków)1. W każdym razie IAV są poddawane różnym parametrom fizykochemicznym (tj. pH, zasoleniu, temperaturze i wilgotności), co mniej lub bardziej szybko wpływa na ich zakaźność2,3,4,5,6,7,8,9. Niezwykle ważne, zwłaszcza w odniesieniu do wirusów odzwierzęcych i pandemicznych, jest ocena potencjału czynników środowiskowych do wpływania na dynamikę wirusa oraz ryzyka narażenia i przenoszenia międzygatunkowego.
Do tej pory tradycyjne techniki wirusologiczne (np. określanie miana wirusa za pomocą testów płytki nazębnej lub szacowania dawki zakaźnej 50% w kulturach tkankowych) były używane do oceny zakaźności IAV w czasie; ale te techniki są czasochłonne i wymagają wielu materiałów10,11,12. Pomiar impedancji zakażonych komórek w czasie za pomocą mikroelektrod służy jako użyteczne narzędzie do monitorowania przeżywalności IAV w różnych warunkach środowiskowych, a także ogólnej inaktywacji wirusa. Metoda ta dostarcza obiektywnych danych w czasie rzeczywistym, które zastępują subiektywną obserwację efektów cytopatycznych przez człowieka. Można go wykorzystać do określenia miareczkowania wirusa, zastępując w ten sposób tradycyjne pomiary niższymi przedziałami ufności i unikając pracochłonnych testów końcowych.
Istnieje liniowa korelacja między wynikami miareczkowania uzyskanymi przez pomiar impedancji komórek a klasycznym testem płytki miażdżycowej lub metodami TCID50. W związku z tym dane uzyskane metodą miareczkowania opartego na impedancji można łatwo przekształcić w wartości TCID50 lub pfu, tworząc krzywą standardową z szeregowym rozcieńczeniem wirusa13,14,15,16,17. Wykrywanie, oznaczanie ilościowe i skuteczność przeciwciał neutralizujących obecnych w próbkach surowicy można również osiągnąć za pomocą tego podejścia eksperymentalnego18,19. Ostatnio testy komórkowe oparte na impedancji zostały wykorzystane do badań przesiewowych i oceny związków przeciwwirusowych przeciwko alfaherpeswirusom koniowatych20.
Ta technologia została wykorzystana do oceny trwałości IAV w słonej wodzie w różnych temperaturach oraz do identyfikacji mutacji w hemaglutyninie IAV, które zwiększają lub zmniejszają trwałość IAV w środowisku21. Takie badania przesiewowe wymagałyby intensywnych prac w przypadku stosowania tradycyjnych metod miareczkowania. Jednak ta metodologia może być stosowana w przypadku każdego wirusa, który ma wpływ na morfologię komórek, liczbę komórek i siłę przyczepiania się komórek. Może być również stosowany do monitorowania trwałości w różnych warunkach środowiskowych (tj. w powietrzu, w wodzie lub na powierzchniach).
Opisany tutaj protokół stosuje jako przykład przeżywalność IAV w wodzie. Wirusy grypy ludzkiej są narażone na różne parametry fizykochemiczne przez dłuższy czas. Słona woda (35 g/L NaCl) o temperaturze 35 °C została wybrana jako model środowiskowy na podstawie poprzednich wyników9. Szczątkowa zakaźność narażonych wirusów jest określana ilościowo w różnych punktach czasowych poprzez infekcję komórkową. Komórki MDCK, typ ogniwa referencyjnego do amplifikacji IAV, są wysiewane na 16-dołkowych płytkach mikromiareczkowych pokrytych czujnikami mikroelektrodowymi i infekowane przez naświetlone wirusy 24 godziny później. Impedancja ogniwa jest mierzona co 15 minut i wyrażana jako dowolna jednostka zwana indeksem komórki (CI). Efekty cytopatyczne wywołane przez wirusa grypy, których szybkość wystąpienia zależy bezpośrednio od liczby zakaźnych cząstek wirusa zaszczepionych w hodowli komórkowej, prowadzą do zmniejszenia CI, który jest następnie określany ilościowo jako wartość CIT50. Wartość ta odpowiada czasowi niezbędnemu do zmierzenia 50% redukcji w stosunku do początkowego CI (tj. przed dodaniem wirusa). Wartości CIT50 obliczone dla kilku czasów narażenia środowiskowego pozwalają na odliczenie nachylenia inaktywacji wirusa po regresji liniowej wartości CIT50.