Оценка двух платформ молекулярного обнаружения возбудителей гастроэнтерита в очищенных сточных водах в восточной провинции Саудовской Аравии

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21744 (2022) Цитировать эту статью

723 доступа

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Возможность проверки проб воды из окружающей среды на наличие возбудителей гастроэнтерита, особенно вирусов, остается сложной задачей. Здесь мы исследовали наличие кишечных вирусов в пробах очищенных сточных вод, собранных из градирни в Королевстве Саудовская Аравия (ЮАР) в период с 2018 по 2019 год. Нашей конечной целью было определить оптимальные условия обращения и обработки проб воды. и наиболее чувствительный метод обнаружения для оценки вирусного заражения. Сточные воды собирались до и после очистки в трех определенных зонах. Образцы концентрировали ультрацентрифугированием и анализировали с использованием мультиплексной системы анализа на основе шариков (технология Luminex) или мультиплексной ПЦР (QIAstat-Dx). Впоследствии была сравнена эффективность этих методов для точного обнаружения вирусного заражения. Всего было проанализировано 64 образца (16 контрольных и четыре обработанных образца на каждый контроль) на 26 кишечных патогенов. После лечения 98,7% образцов оказались отрицательными на вирусы. Уровень обнаружения был выше для системы мультиплексной ПЦР (QIAstat-Dx) по сравнению с методом гибридизации, что подчеркивает ее более высокую чувствительность. Существующие протоколы очистки сточных вод в Саудовской Аравии могут эффективно искоренить вирусные патогены, сводя к минимуму их потенциал передачи через воду. Мы проводим первый систематический анализ двух методов молекулярного обнаружения для оценки патогенов, связанных с гастроэнтеритом, из проб окружающей среды в Саудовской Аравии. Сделан вывод, что система мультиплексной ПЦР (QIAstat-Dx) превосходит технологию Luminex по обнаружению вирусных возбудителей в пробах очищенной воды.

Возбудители, ассоциированные с гастроэнтеритом, передаются фекально-оральным путем через загрязненную воду или неочищенные источники воды, такие как сточные воды1. Энтеровирусы принадлежат к семейству Picornaviridae и представляют собой самые маленькие вирусы без оболочки, которые, как известно, заражают людей и животных. Энтеровирусы могут быть выделены из грунта, моря, сточных вод и пресной воды и стали причиной нескольких вспышек гастроэнтеритов по всему миру2. Примеры, произошедшие за последние 30 лет, включают ряд вспышек болезни рук-ящура с сопутствующими неврологическими осложнениями в Азиатско-Тихоокеанском регионе и спорадические случаи в Европе. Действующие правила Европейского Союза включают выявление энтеровирусов человека в качестве параметра качества воды3. Многие распространенные процессы очистки сточных вод не могут полностью инактивировать эти вирусы, что делает рекреационные воды уязвимыми для вирусного заражения. Типичные параметры, анализируемые в воде, включают микробиологическую инфекцию, вызываемую Legionella pneumophila, Klebsiella pneumoniae и тотальные колиформы. Также часто анализируются параметры эффективной дезинфекции, включая остаточный хлор, pH и температуру подаваемых очищенных сточных вод (TSE).

Для обнаружения энтеровирусов в пробах воды использовались несколько высокопроизводительных методов обнаружения, включая ELISA и амплификацию на основе qRT-PCR.4 Низкие уровни энтеровирусов, присутствующих в больших водоемах, могут вызывать инфекции у людей при низких заразных дозах, что означает быстрое и чувствительное необходимы технологии обнаружения. qRT-PCR с последующим секвенированием считается наиболее специфичным и чувствительным методом, доступным в настоящее время5, и может использоваться для документирования появления вновь возникающих штаммов вируса, мониторинга эволюции вируса и подтверждения источника вспышки6,7. Однако это может быть ограничено наличием ингибирующих компонентов в собранных образцах, что может привести к ложноотрицательным результатам. Это создает барьер, и подготовка проб для этих анализов остается трудоемкой и трудоемкой.

В последнее время появилось несколько технологий для более высокопроизводительного обнаружения болезнетворных микроорганизмов, передающихся через воду. Одним из примеров является анализатор QIAstat-Dx, который использует мультиплексную систему ПЦР в реальном времени для одновременного обнаружения нуклеиновых кислот патогенов в биологических образцах и представляет собой закрытую систему, содержащую все необходимые реагенты, что позволяет осуществлять автоматическую подготовку проб. С помощью этой системы обнаруженные сигналы усиления в реальном времени могут быть автоматизированы с помощью интегрированной программной платформы и сообщены через интуитивно понятный пользовательский интерфейс для максимизации пропускной способности. Технология Luminex xMAP (x = аналит, MAP = профилирование нескольких аналитов) также обеспечивает быстрый, экономичный и одновременный анализ нескольких патогенов в одном образце. Этот метод предполагает предварительное покрытие флуоресцентных микросфер специфическими диагностическими антигенами, захватывающими соответствующие патогены, в сочетании с флуоресцентными репортерами, распознаваемыми ридером Luminex. Эта система может идентифицировать до 500 мишеней в одном образце и использовалась в многочисленных диагностических исследованиях.