The efficiency of concentration methods used to detect enteric viruses in anaerobically digested sludge

Abstract

The presence of enteric viruses in biosolids can be underestimated due to the inefficient methods (mainly molecular methods) used to recover the viruses from these matrices. Therefore, the goal of this study was to evaluate the different methods used to recover adenoviruses (AdV), rotavirus species A (RVA), norovirus genogroup II (NoV GII) and the hepatitis A virus (HAV) from biosolid samples at a large urban wastewater treatment plant in Brazil after they had been treated by mesophilic anaerobic digestion. Quantitative polymerase chain reaction (PCR) was used for spiking experiments to compare the detection limits of feasible methods, such as beef extract elution and ultracentrifugation. Tests were performed to detect the inhibition levels and the bacteriophage PP7 was used as an internal control. The results showed that the inhibitors affected the efficiency of the PCR reaction and that beef extract elution is a suitable method for detecting enteric viruses, mainly AdV from biosolid samples. All of the viral groups were detected in the biosolid samples: AdV (90%), RVA, NoV GII (45%) and HAV (18%), indicating the viruses' resistance to the anaerobic treatment process. This is the first study in Brazil to detect the presence of RVA, AdV, NoV GII and HAV in anaerobically digested sludge, highlighting the importance of adequate waste management.

Detection of Pathogenic Viruses in Sewage Provided Early Warnings of Hepatitis A Virus and Norovirus Outbreaks

“…The magnitude of viral loss in this study is, however, in accordance with those of other studies on virus detection in wastewater (21,22,33). In addition, the concentration seemed to have removed inhibitors of qPCR present in raw sewage, as has been shown also by others (21,22,33,34).…”

“…Several techniques have been developed to detect viruses in sewage (21)(22)(23)(24). Many of these have been developed for poliovirus surveillance as part of the WHO polio eradication program (25).…”

Virologia ambiental e saneamento no Brasil: uma revisão narrativa

“…Outros vírus como JC polioma vírus [JCPyV]), colifagos e bacteriófagos também vêm sendo avaliados como potenciais indicadores de contaminação em diversas matrizes ambientais 24,62,64,65,66 . Entretanto, as facilidades na detecção dos AdV, que incluem seu isolamento em uma diversidade de cultivos celulares permitindo estudos de avaliação de risco, assim como sua estabilidade no ambiente, podem favorecer sua escolha 4,20,62,64,65 , embora ainda não exista um consenso sobre um marcador ideal.…”

“…Adicionalmente, requer uma etapa prévia de concentração das amostras para redução do volume delas e a posterior utilização em análises moleculares. Essa etapa resulta na concentração de substâncias biológicas e químicas (ácidos húmicos, fúlvicos, gorduras, proteínas, polifenóis, metais pesados) presentes na amostra que interferem ou inibem as enzimas utilizadas nas metodologias de detecção 1,2,66,78 . Por esse motivo, muitas vezes, os métodos utilizados para a detecção de vírus em diferentes matrizes ambientais geram resultados falso-negativos 2,78,79 .…”

“…Metodologias analíticas mais acuradas, como a PCR em tempo real, vêm sendo estabelecidas para aumentar a eficiência de recuperação viral em diversas matrizes ambientais 2,42,66,78,79,80 . Adicionalmente, vírus com propriedades semelhantes aos vírus de interesse, de fácil manipulação e não detectados nos ambientes pesquisados, vêm sendo utilizados como controle interno do processo de recuperação viral nessas matrizes 79 .…”