Microbiome and virome on indoor surfaces of an Antarctic research ship

BACKGROUND Few studies have focused on microbial diversity in indoor environments of ships, as well as the role of the microbiome and its ecological interconnections. In this study, we investigated the microbiome and virome present on the internal surfaces of a polar ship in different stages (beginning, during, and at the end) of the Brazilian Antarctic expedition in order to evaluate abundance of microorganisms in different periods. OBJECTIVES AND METHODS We used shotgun metagenomic analysis on pooled samples from sampling surfaces in the ship's interior to track the microbial diversity. FINDINGS Considering the total fraction of the microbiome, the relative abundance of bacteria, eukaryotes, viruses, and archaea was 83.7%, 16.2%, 0.04%, and 0.002%, respectively. Proteobacteria was the most abundant bacterial phyla, followed by Firmicutes, Actinobacteria, and Bacteroidetes. Concerning the virome, the greatest richness of viral species was identified during the middle of the trip, including ten viral families after de novo assembly: Autographiviridae, Chrysoviridae, Genomoviridae, Herelleviridae, Myoviridae, Partitiviridae, Podoviridae, Potyviridae, Siphoviridae, and Virgaviridae. MAIN CONCLUSIONS This study contributed to the knowledge of microbial diversity in naval transportation facilities, and variations in the abundance of microorganisms probably occurred due to factors such as the number of passengers and activities on the ship.

Virologia ambiental e saneamento no Brasil: uma revisão narrativa / Environmental virology and sanitation in Brazil: a narrative review / Virología ambiental y saneamiento en Brasil: una revisión narrativa

Os serviços de saneamento básico têm papel fundamental no controle da transmissão de diversos agentes patogênicos de veiculação hídrica, especialmente vírus responsáveis por causar gastroenterites agudas e hepatites. Entre os agentes virais de maior impacto para a saúde pública, podem ser destacados os vírus das hepatites A, os rotavírus e norovírus, adenovírus e enterovírus, os quais são responsáveis pela contaminação de diversos ecossistemas aquáticos brasileiros. A alta circulação de vírus no ambiente vem sendo relacionada às condições sanitárias inadequadas das comunidades, incluindo a falta na cobertura de serviços ou ineficácia de tecnologias convencionais na eliminação ou redução da carga viral presente na água ou no esgoto. Este estudo aborda uma revisão das relações entre virologia, saúde e saneamento, enfatizando a epidemiologia das infecções virais de transmissão hídrica e o impacto na saúde pública.

Sanitation services play a critical role in controlling transmission of numerous waterborne pathogens, especially viruses that cause acute gastroenteritis and hepatitis. The viral agents with the greatest public health impact are hepatitis A virus, rotaviruses and noroviruses, adenoviruses, and enteroviruses, contaminating many Brazilian aquatic ecosystems. Heavy circulation of viruses in the environment has been related to inadequate local sanitary conditions, including incomplete coverage of services or inefficacy of conventional technologies in eliminating or reducing the viral load in water or sewage. This study reviews the relations between virology, health, and sanitation, emphasizing the epidemiology of waterborne viral infections and their public health impact.

El servicio de saneamiento posee un rol en el control de la transmisión de muchos patógenos transmitidos por el agua, especialmente aquellos virus responsables de causar gastroenteritis aguda y hepatitis. Entre los agentes virales de mayor impacto sobre la salud pública se pueden destacar los virus de la hepatitis A, rotavirus, norovirus, adenovirus y enterovirus, los cuales son responsables de la contaminación de diversos ecosistemas acuáticos brasileños. Una alta circulación del virus en el medio ambiente se relaciona con condiciones sanitarias inadecuadas de las comunidades, como la falta de cobertura de los servicios o la ineficacia de las tecnologías convencionales en eliminar la carga viral del agua. Esta revisión está enfocada en las relaciones entre la virología, la salud y el saneamiento, con énfasis en la epidemiología de las infecciones virales transmitidas por el agua y el impacto en la salud pública.

Detection of enteric viruses in activated sludge by feasible concentration methods

Human enteric viruses are responsible to cause several diseases, including gastroenteritis and hepatitis, and can be present in high amounts in sewage sludge. This study compared virus recovery efficiency of two feasible concentration methods used for detecting human adenovirus (HAdV), rotavirus species A (RV-A), norovirus genogroup II (NoV GII) and hepatitis A virus (HAV) in sewage sludge from an activated sludge process. Twelve sewage sludge samples were collected bi-monthly from January to July, 2011. Ultracentrifugation was compared with a simplified protocol based on beef extract elution for recovering enteric viruses. Viruses were quantified by quantitative real-time PCR assays and virus recovery efficiency and limits of detection were determined. Methods showed mean recovery rates lower than 7.5%, presenting critical limits of detection (higher than 102 103 genome copies -GC L-1 for all viruses analyzed). Nevertheless, HAdV were detected in 90% of the analyzed sewage sludge samples (range: 1.8 x 104 to 1.1 x 105 GC L-1), followed by RV-A and NoV (both in 50%) and HAV (8%). Results suggesting that activated sludge is contaminated with high viral loads and HAdV are widely disseminated in these samples. The low virus recovery rates achieved, especially for HAV, indicate that other feasible concentration methods could be developed to improve virus recovery efficiency in these environmental matrices.

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

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.

Ocorrência de rotavírus, adenovírus, norovírus e vírus da hepatite A em estações de tratamento de esgoto no Rio de Janeiro e avaliação de metodologias de recuperação viral em lodo de esgoto / Rotavirus, adenovirus, norovirus and hepatitis a virus occurrence in wastewater treatment plants in Rio de Janeiro and evaluation of virus recovery methods in sewage slugde

Este estudo teve como objetivo avaliar a presença de rotavírus (RVA), adenovírus (AdV), norovírus (NoV) e vírus da hepatite A (HAV) em amostras ambientais (esgoto e lodo de esgoto primário e tratado) geradas e obtidas em diferentes Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) da cidade do Rio de Janeiro pela detecção, quantificação e caracterização molecular, assim como determinar a eficiência de diferentes metodologias de recuperação viral em lodo de esgoto. A concentração destes vírus foi determinada em ETEs hospitalares que operam por processos anaeróbios (reator UASB e filtros anaeróbios) e aeróbio (lodo ativado de aeração prolongada) e em uma ETE urbana de grande porte (Alegria, Caju) que utiliza processo de lodo ativado convencional. Os resultados demonstraram que os efluentes hospitalares são contaminados com elevadas cargas virais, especialmente RVA, apontando para o risco da disseminação ambiental quando processos de tratamento biológicos convencionais (aeróbios e anaeróbios) não são adequados para a remoção viral. Uma grande variabilidade de genótipos virais foi encontrada nos efluentes hospitalares, particularmente para AdV, para os quais foram detectadas espécies C e D, comumente envolvidas em casos de infecções respiratórias e conjuntivite nosocomial. Apenas genótipo GII.4 de NoV foi detectado nos efluentes hospitalares, confirmando a prevalência desse genótipo no Brasil. No estudo que avaliou a detecção de HAV nas águas residuárias urbanas foi constatado que 58 por cento das amostras de esgoto bruto foram positivas para HAV e as cargas de genomas virais não foram detectadas nos efluentes tratados do processo de lodo ativado convencional. A análise filogenética baseada na região do genoma VP1/2A de HAV detectados em 2009-2010 demonstrou a prevalência do subgenótipo IA e os isolados apresentaram maior identidade de nucleotídeos com isolados de HAV do Brasil e Argentina. A detecção viral obtida em diversas etapas da ETE de grande porte demonstrou a predominância de RVA e AdV e o sistema de lodo ativado convencional reduziu as cargas de genomas virais em 1 – 1,5 unidades log10 no efluente final tratado. A análise da eficiência dos métodos de detecção viral em lodo de esgoto demonstrou que a presença de inibidores nas amostras afeta o desempenho da amplificação de ácidos nucléicos e o uso do controle interno (bacteriófago PP7) pode ser adequado para monitorar as etapas de detecção viral. O método baseado na eluição utilizando extrato de carne foi o mais viável para recuperar os vírus pesquisados, sobretudo AdV em lodo de esgoto. Os AdV foram predominantes nas amostras de lodo de esgoto tratado e, portanto, poderiam ser considerados bons indicadores para a presença de vírus de disseminação entérica nesses resíduos. Esse é o primeiro estudo demonstrando a ocorrência de RVA e NoV GII em lodo de esgoto digerido anaerobicamente no Brasil, e espera-se que esse trabalho contribua para expandir essa linha de investigação, incluindo a análise de biossólidos produzidos por outros processos de estabilização.