20 apr
Sporočilo za javnost: Kaj pa virusi v vodi?

Submit to FacebookSubmit to Google PlusSubmit to TwitterSubmit to LinkedInNatisni

                 



            SPOROČILO ZA JAVNOST                        ZA TAKOJŠNJO OBJAVO!


Kaj pa virusi v vodi? Raziskovalci Oddelka za biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega inštituta za biologijo so prvi pokazali, da so v odpadnih vodah prisotni rastlinski virusi, ki so še infektivni, torej sposobni okužiti rastline in povzročiti bolezen.



Ljubljana, 20. april 2020 - S tehnologijo koncentriranja virusov s pomočjo pametnih filtrov slovenskega podjetja BIA Separations ter z visokozmogljivim sekvenciranjem so uspeli zasledovati genome virusov, drugih mikrobov in višjih organizmov. S tem so omogočili sledenje populacijam na širšem območju, s katerega se odpadne vode stekajo v čistilno napravo. Dosežek je bil ta teden objavljen v priznani reviji Water Research, vodilni reviji s področja vodnih virov, ki jo izdaja Mednarodno združenje za vodo (International Water Association, IWA).

Vodja Oddelka za biotehnologijo in sistemsko biologijo na Nacionalnem inštitutu za biologijo prof. dr. Maja Ravnikar pravi, da se v času, ko je beseda virus postala povsem vsakdanja, še posebej zavedamo kako malo pravzaprav vemo o virusih in kako pomembno je preučevanje teh nevidnih, pa vendar vseprisotnih mikrobov. Na Nacionalnem inštitutu za biologijo se že vrsto let ukvarjamo z virusi v različnih vodnih vzorcih, trenutno smo denimo zaposleni z detekcijo novega koronavirusa v odpadni vodi. Prva avtorica članka Katarina Bačnik poudarja, da so rastlinski virusi, torej takšni, ki povzročajo bolezni pri rastlinah, prisotni tako v vtoku v čistino napravo kot tudi v iztoku, ki se izliva v bližnjo reko. Z uporabo sekvenciranja virusnih nukleinskih kislin so zaznali 47 različnih vrst patogenih rastlinskih virusov, med njimi tudi takšnih, ki predhodno niso bili opisani v Sloveniji. Potrdili pa so tudi njihovo infektivnost oziroma sposobnost okužbe rastlin, tako pred kot po prehodu čistilne naprave, saj so rastline okužene z odpadno vodo pokazale bolezenska znamenja. Poleg rastlinskih virusov, na katere je bila študija osredotočena, so v vzorcih odpadne vode zaznali tudi prisotnost bakteriofagov (virusov bakterij) in nekaterih človeških virusov, ki povzročajo gastrointestinalne bolezni.

Prisotnost rastlinskih, živalskih in humanih virusov v vodi predstavlja veliko tveganje v primerih, ko odpadne vode recikliramo denimo za zalivanje rastlin, kar je razširjena praksa v številnih predelih sveta. Seveda pa tudi sproščanje virusov v reke lahko vodi do prenosa virusne okužbe, če se voda iz reke uporablja za zalivanje ali pa če virusi poiščejo novega gostitelja, torej rastlino v bližini vode. Glede na nova dognanja o veliki raznolikosti virusov v vodi in njihovi infektivnosti potrebujemo učinkovite metode  za spremljanje prisotnosti patogenih virusov v vodi.

Raziskava je potekala pod vodstvom prof. dr. Maja Ravnikar, prva avtorica, ki raziskave opravlja kot mlada raziskovalka, je Katarina Bačnik, sodelovali so še dr. Denis Kutnjak, dr. Ion Gutierrez Aguirre, dr. Nataša Mehle, Anja Pecman in dr. Magda Tušek Žnidarič. Raziskavo je poleg financerjev raziskovalnih projektov in programov podprla tudi Centralna čistilna naprava Domžale-Kamnik, dolgotrajni partner NIB, z zbiranjem vzorcev odpadne vode. Povezava na objavo članka v reviji Water Research: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135420301640?via%3Dihub
 

                 
 ####

NAJBOLJ POGOSTA VPRAŠANJA



Lahko analiza odpadne vode pomaga pri sledenju epidemije virusov kot je SARS-CoV-2?

Odpadna voda predstavlja dober način za spremljanje prisotnosti in širjenja virusov v določenem okolju, saj se voda v čistilni napravi zbira iz širšega geografskega področja in zajema določeno populacijo ljudi. Tudi novi koronavirus oziroma njegovo nukleinsko kislino so že zaznali v vzorcih odpadne vode na Nizozemskem in v ZDA. Na Nacionalnem inštitutu za biologijo smo tako konec marca v sodelovanju s petimi čistilnimi napravami v Sloveniji začeli z zbiranjem vzorcev odpadne vode in določanjem SARS-CoV-2. Znano je, da so pri nekaterih, z novim koronavirusom okuženih ljudeh, RNA viruse našli tudi v blatu in ti preko kanalizacije zaidejo v odpadno vodo. Spremljanje koncentracije novega koronavirusa v odpadni vodi tako lahko predstavlja način spremljanja poteka epidemije oziroma širjenja virusa na določenem območju oziroma v določeni populaciji ljudi. Klinična testiranja ne zajamejo vseh denimo asimptomatskih ljudi okuženih s koronavirusom ali pa ljudi, ki še ne kažejo simptomov oziroma so njihovi znaki bolezni blagi. V odpadni vodi pa je prisotnost virusa neodvisna od izbire in števila ljudi, ki jih vključimo v testiranje. Spremljanje širjenja novega koronavirusa v populaciji preko odpadne vode je lahko še posebej pomembno pri zaznavanju potencialnih novih izbruhov bolezni po postopni ukinitvi preventivnih ukrepov.

Kaj že vemo o prisotnosti SARS-CoV-2 v odpadni vodi v drugih državah?

Rezultati o prisotnosti nukleinskih kislin novega koronavirusa v odpadni vodi so že objavili na Nizozemskem in v ZDA, natančneje v zvezdni državi Massachusetts. Sicer pa prihajajo novice o študijah koronavirusa v odpadni vodi tudi iz Švedske, Arizone in Kanade. Na Nizozemskem so spremljali koncentracijo novega koronavirusa v vzorcih iz sedmih mest in izbranega letališča. V februarju so bili vsi vzorci vode negativni, nato pa so virus zaznali skoraj istočasno s potrditvijo prvih primerov okužbe na Nizozemskem. Študije kažejo, da se SARS-CoV-2 v blatu okuženih ljudi pojavi zgodaj po okužbi, vemo pa da do nastanka prvih znakov okužbe lahko traja dalj časa. Vsi rezultati, ki so do sedaj na voljo kažejo, da monitoring odpadne vode predstavlja pomemben komplementaren način za spremljanje poteka epidemije.

Zakaj slediti prisotnosti rastlinskih virusov v vodi?

Virusi se lahko prenašajo tudi preko vode, ki jim omogoča širjenje na daljše razdalje. Rastline pa so pomemben del našega življenja. Zagotavljajo nam ne le hrano, ampak tudi oblačila in gorivo ter s tem predstavljajo pomemben del svetovnega gospodarstva. Vendar pa se do 40% rastlinskih pridelkov vsako leto izgubi zaradi rastlinskih bolezni in škodljivcev. Najbolj skrb vzbujajoči so povzročitelji bolezni rastlin, ki jih pri nas še nimamo, na podlagi izkušenj iz drugih držav pa vemo, da v primeru njihovega vnosa in kasneje ustalitve lahko pride do velikih ekonomskih izgub. Tak je na primer virus rjave grbančavosti plodov paradižnika (ToBRFV), ki je bil prvič identificiran na paradižnikih v Jordaniji leta 2015. V Evropi je bil ta virus prvič odkrit leta 2018 in sicer v Nemčiji in Italiji, lani pa je bil potrjen še na Nizozemskem, v Turčiji, Grčiji, Angliji in Španiji. V Izraelu, je navzoč v več regijah, tudi v glavnem pridelovalnem območju paradižnikov, od koder uvažamo paradižnike in paprike v EU preko Luke Koper. Izkoreninjanje takšne bolezni je zelo težko, zato moramo poskrbeti, da do vnosa v Slovenijo ne pride oziroma v primeru okužbe je nujno, da njegovo prisotnost čim prej zaznamo in takoj ukrepamo.  Zaradi vseh teh razlogov si raziskovalci na Nacionalnem inštitutu za biologijo poleg zgodnje detekcije povzročiteljev bolezni rastlin prizadevamo tudi za boljše razumevanje načinov prenosa rastlinskih virusov, vključno s prenosom preko vodnih virov.

Kako pa rastlinski virusi zaidejo v odpadno vodo?

Nekateri rastlinskih virusi s stabilnimi virusnimi delci lahko preživijo pot preko človeškega prebavnega trakta. Njihov izvor je tako v rastlinski hrani, pri čemer je potrebno omeniti globalno preskrbo s hrano, ki predstavlja dodatno tveganje za razširitev rastlinskih bolezni na nova področja. Drugi možen vir virusov v odpadni vodi pa je spiranje pridelovalnih površin z dežjem in vodo, ki se kasneje steka do čistilne naprave.

Ali obstaja metoda, ki nam pokaže vse organizme prisotne v vzorcu vode?

Dr. Denis Kutnjak, ki ima dolgoletne izkušnje z visokozmogljivim sekvenciranjem za detekcijo virusov razlaga,  da v okoljskih vzorcih najlažje dokazujemo virusne genome, torej njihove nukleinske kisline. To lahko dosežemo s tarčno detekcijo specifičnih virusov (metode temelječe na PCR v realnem času) ali pa netarčno z visokozmogljivim  sekvenciranjem vseh nukleinskih kislin prisotnih v določenem vzorcu. S sekvenciranjem dobljena zaporedja nukleinskih kislin nato primerjamo z bazami podatkov, pri čemer uporabljamo številna bioinformatska orodja, ki nam pomagajo določiti raznolikost virusov oziroma prisotnost različnih virusnih vrst v analiziranem vzorcu. Na tak način lahko določimo tudi prisotnost drugih organizmov v vodi.

Kako dokazujemo infektivnost virusov?

Prisotnost nukleinskih kislin pa še ne pomeni nujno tudi prisotnosti infektivnih virusov, ki so sposobni okužbe svojega gostitelja. Infektivnost rastlinskih virusov tako dokazujemo z okuževanjem testnih rastlin. Infektivnost človeških virusov pa z okuževanjem celičnih linij, ki jih v laboratoriju uporabljamo za gojenje virusov. Strukturo virusnih delcev lahko vidimo in preučujemo tudi z elektronskih mikroskopom.

Virusi so v vodi zelo razredčeni, kako zagotovimo njihovo uspešno določitev?

Dr. Ion Gutierrez Aguirrez, ki je specialist za koncentriranje virusnih delcev poudarja, da je viruse iz vzorcev vode, kjer so zelo razredčeni, večinoma potrebno koncentrirati. Uporabljajo se različne metode, največ izkušenj pa imajo z uporaba CIM pametnih filtrov slovenskega podjetja BIA Separations, ki so bili uporabljeni tudi v omenjenem članku in so najboljša izbira za pripravo vzorca za nadaljnje analize, pa naj bodo to vzorci vode iz odplak, rek ali morja. Tehnologijo čiščenja in koncentriranja virusnih delcev s to tehnologijo razvijamo skupaj s podjetjem BIA Separations že 20 let.

 
Delo z elektronskim mikroskopom in opazovanje virusov prisotnih v vzorcu odpadne vode, katerih strukturo lahko vidimo z elektronskim mikroskopom.
Avtor fotografije: Jože Suhadolnik 

Kontakt za medije:

Katja Ploj: Katja.Ploj@nib.si tel: 040 320 516  
Nacionalni inštitut za biologijo
Večna pot 111
1000 Ljubljana