I sitt doktorgradsarbeid har Jemere Bekele Harito utviklet en ny metode for å finne en parasitt i drikkevannet som kan gi alvorlig sykdom hos mennesker og dyr.
Forurenset drikkevann er én av de viktigste miljømessige årsakene til at mennesker blir syke. Spesielt gjelder dette når vannet inneholder sykdomsfremkallende mikroorganismer, såkalte patogener.
– For å kunne oppklare sykdomsutbrudd forårsaket av patogener som overføres med vann kreves det sensitive og robuste metoder for å oppdage slike patogener. Det samme gjelder overvåkning av drikkevannskilder for å kunne stoppe utbrudd ved eventuell kontaminering, forteller Jemere Bekele Harito ved NMBU Veterinærhøgskolen.
Utbredt parasitt
Den encellede parasitten Toxoplasma gondii er én av disse patogenene som kan bli overført i vann. Den er zoonotisk, dvs. at den kan smitte fra dyr til menneske, og den kan smitte nesten alle varmblodige virveldyr, inkludert mennesker og fugler. T. gondii overføres med mikroskopiske oocyster som skilles ut fra infiserte katter med avføringen. Oocystene er svært resistente i miljøet og en enkelt katt kan skille ut svært mange oocyster i løpet av den akutte fasen av infeksjonen. Det betyr at forurensing med T. gondii oocyster er utbredt overalt hvor kattene gjør fra seg.
– Disse oocystene er svært robuste, og kan overleve i måneder og år i jord og vann. Regn og overflatevann kan transportere smittsomme oocyster til drikkevann, rekreasjonsområder, ferskvann, sjøvann og vanningsvann, Som igjen kan føre til smitte av matprodukter. T. gondii oocystene er i stand til å overleve mange av de vanligste fysiske og kjemiske vannbehandlingsprosessene, forteller Harito.
T. gondii-parasitten kan gi alvorlig sykdom
Hos friske mennesker er infeksjon med T. gondii vanligvis mild eller uten symptomer, men parasitten vil danne hvilestadier rundt om i kroppen og infiserte mennesker vil som oftest ha en latent infeksjon i kroppen for resten av livet. Hvis infeksjonen derimot bli aktiv på et senere tidspunkt, kan den føre til hjernehinnebetennelse eller død hos pasienter med dårlig immunforsvar, som for eksempel AIDS-pasienter. Dersom gravide kvinner blir smittet med T. gondii for første gang under graviditeten, kan dette føre til abort, dødfødsel eller alvorlige forsterskader, da smitten kan overføres til fosteret via morkaken.
– Til tross for de alvorlige konsekvensene har det vært svært få studier rettet mot åanalyser av vannprøver for å påvise T. gondii. Noe av årsaken er mangel på standardiserte metoder for å identifisere forurensning med oocyster, sier Harito.
Ønsket å utvikle ny metode for analyse
Harito forteller at målet med denne ph.d.- avhandlingen var å undersøke nye måter å utføre analyse av drikkevann for å finne T. gondii oocyster.
Flere ulike metoder ble undersøkt, inkludert bruken av mikrofluidisk brikke, utviklingen av aptamerer for deteksjon, monoklonale antistoffer og lektiners evne til å binde til oocystveggen, samt bruk av både mikroskop og qPCR for påvisning.
Antistoffer og lektiner har evne til å binde til skallet til T. gondii oocyster. Når disse kobles til magnetiske kuler så kan man bruke dem til å separere parasitten fra annet materiale, eller man kan merke dem med fluoriserende fargestoffer slik at det blir lettere å se oocystene i mikroskopet.
– Vi studerte ulike metoder for å behandleoverflaten til oocystene for å optimalisere bindingen til lektiner, og sammenlignet ulike lektiners evne til binding der hvetekjemagglutinin (WGA) viste seg å være mestlovende. Basert på disse resultatene kunne utviklet vi en metode for å separere oocyster fra forurenset vann ved hjelp av magnetiske kuler dekket med WGA, som gjøre det lettere å oppdage oocystene med mikroskopi eller molekylære metoder, sier Harito.
Undersøkte kobling av metoder
Metoden kalles lektimagnetisk separasjon, LMS. Etter å ha optimalisert metoden ønsket Harito og medarbeidere å undersøke hvordan man kan overføre prosedyren fra forskningslaboratoriet til mer praktiske forhold i vannanalyselaboratoriet, og å fastslå hvordan man skal takle de utfordringene som er forbundet med overgangen.
– Vi så at selv om mikroskopi fungerte bra som et verktøy for å identifisere Toxoplasma-oocyster fra rene vannprøver, fungerte det ikke like godt når vannet var forurenset eller møkkete, sier han.
Harito forteller at av metoden ikke fungerte like godt når vannet var forurenset bør LMS-metoden bli koblet med molekylær deteksjon for å kunne analysere miljøprøver på en god måte. Studiene ble gjennomført ved en pilotundersøkelse på noen «virkelige» miljøprøver. Det første resultatene bekrefter at metoden kunne bli implementert i vannanalyser for å kunne oppdage T. gondii oocyster i miljøvannprøver.
Metodene vil fungere for vannanalyse
Jemere Bekele Haritos studie viser at den nylig utviklede LMS-metoden kombinert med qPCR-deteksjon vil være en god metode for å analysere store mengder ubehandlet og behandlet drikkevann.
Harito disputerer med avhandlingen Vannbåren overføring av Toxoplasma gondii: nye tilnærminger for utvikling av analytiske teknikker 1. desember ved NMBU Veterinærhøgskolen.