Avaliação de duas plataformas de detecção molecular de patógenos de gastroenterite em água de esgoto tratada na província oriental da Arábia Saudita

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 21744 (2022) Citar este artigo

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A capacidade de rastrear amostras de água ambiental para patógenos de gastroenterite, particularmente vírus, continua sendo um desafio. Aqui, investigamos a presença de vírus entéricos em amostras de água de efluentes de esgoto tratadas coletadas de uma torre de resfriamento no Reino da Arábia Saudita (SA) de 2018 a 2019. Nosso objetivo final foi determinar as condições ideais de manuseio e processamento para as amostras de água e o método de detecção mais sensível para a avaliação da contaminação viral. O esgoto foi coletado antes e depois do tratamento em três zonas definidas. As amostras foram concentradas por ultracentrifugação e analisadas usando um sistema de ensaio baseado em esferas multiplexadas (tecnologia Luminex) ou PCR multiplex (QIAstat-Dx). A eficiência dessas modalidades para detectar com precisão a contaminação por vírus foi posteriormente comparada. No total, 64 amostras (16 controles e quatro amostras tratadas por controle) foram analisadas para 26 patógenos entéricos. Das amostras, 98,7% foram negativas para vírus após o tratamento. As taxas de detecção foram maiores para o sistema multiplex PCR (QIAstat-Dx) em comparação com o método de hibridização, destacando sua maior sensibilidade. Os atuais protocolos de tratamento de esgoto em KSA podem erradicar patógenos virais com eficiência, minimizando seu potencial de transmissão pela água. Nós fornecemos a primeira análise sistemática de dois métodos de detecção molecular para a avaliação de patógenos associados à gastroenterite de amostras ambientais em KSA. Concluímos que o sistema multiplex PCR (QIAstat-Dx) supera a tecnologia Luminex para a detecção de patógenos virais em amostras de água tratada.

Os patógenos associados à gastroenterite são transmitidos por via fecal-oral através de água contaminada ou fontes de água não tratada, como esgoto1. Os enterovírus pertencem à família Picornaviridae e representam os menores vírus não envelopados conhecidos por infectar humanos e animais. Os enterovírus podem ser isolados do solo, mar, esgoto e ambientes de água doce e têm causado vários surtos de gastroenterite em todo o mundo2. Exemplos nos últimos 30 anos incluem vários surtos de febre aftosa com complicações neurológicas associadas na região da Ásia-Pacífico e casos esporádicos na Europa. A regulamentação atual da União Européia inclui a detecção de enterovírus humanos como parâmetro de qualidade da água3. Muitos processos comuns de tratamento de águas residuais não conseguem inativar completamente esses vírus, tornando as águas recreativas vulneráveis ​​à contaminação viral. Os parâmetros típicos analisados ​​na água incluem infecção microbiológica via Legionella pneumophila, Klebsiella pneumoniae e coliformes totais. Parâmetros de desempenho de desinfecção eficazes também são frequentemente analisados, incluindo cloro residual, pH e temperatura da alimentação de efluente de esgoto tratado (TSE).

Vários métodos de detecção de alto rendimento, incluindo ELISA e amplificação baseada em qRT-PCR, foram usados ​​para detectar enterovírus em amostras de água.4 Baixos níveis de enterovírus presentes em grandes massas de água podem estabelecer infecções em humanos em baixas doses infecciosas, o que significa rápida e sensível tecnologias de detecção são necessárias. qRT-PCR seguido de sequenciamento é considerado o método mais específico e sensível atualmente disponível5 e pode ser usado para documentar o surgimento de novas cepas de vírus, monitorar a evolução do vírus e confirmar a origem de um surto6,7. No entanto, isso pode ser limitado pela presença de componentes inibitórios nas amostras coletadas que podem levar a resultados falso-negativos. Isso representa uma barreira e a preparação de amostras para esses ensaios continua demorada e trabalhosa.

Várias tecnologias surgiram mais recentemente para detecção de alto rendimento de patógenos transmitidos pela água. Um exemplo é o QIAstat-Dx Analyzer, que usa um sistema de PCR multiplexado em tempo real para detectar simultaneamente ácidos nucleicos de patógenos em amostras biológicas e representa um sistema fechado que contém todos os reagentes necessários, permitindo a preparação manual de amostras. Usando este sistema, os sinais de amplificação em tempo real detectados podem ser automatizados usando uma plataforma de software integrada e relatados por meio de uma interface de usuário intuitiva para maximizar o rendimento. A tecnologia Luminex xMAP (x = analito, MAP = perfil de multianalito) também permite a análise rápida, econômica e simultânea de vários patógenos em uma única amostra. Este método envolve o pré-revestimento de microesferas fluorescentes com antígenos de diagnóstico específicos que capturam os patógenos correspondentes que são combinados com repórteres fluorescentes reconhecidos pelo leitor Luminex. Este sistema pode identificar até 500 alvos em uma única amostra e tem sido utilizado em vários estudos de diagnóstico.