Towards a water-wise world Jaarverslag 2014

Kleine veranderingen in de bacteriepopulatie zijn goed af te lezen 

Next Generation Sequencing om drinkwaterkwaliteit te monitoren

27 december 2014BTO

2015_04_09_Algemeen-066_web

Met Next Generation DNA-sequencing is het mogelijk een vingerafdruk te maken van de microbiologische samenstelling van (drink)water. Als de bacteriesamenstelling van het water een klein beetje verandert, bijvoorbeeld omdat er een kleine hoeveelheid vervuild water in drinkwater is gekomen, kun je dat aflezen aan die microbiologische vingerafdruk. KWR en Vitens ontwikkelen binnen het Bedrijfstakonderzoek (BTO) samen een zeer gevoelige methode om Next Generation Sequencing in te zetten voor het bewaken van de drinkwaterkwaliteit tijdens kritieke momenten in de zuivering en in het distributiesysteem.

Bacteriepopulaties bestaan vaak uit een hele ‘hooiberg’ aan verschillende soorten bacteriën. Die bacteriën kun je identificeren aan de hand van hun DNA. Je kunt daarbij op zoek gaan naar een specifiek DNA-fragment voor een enkele bacteriesoort: ‘de naald in de hooiberg’. Je kunt het dankzij nieuwe microbiologische technieken ook slimmer aanpakken. Leo Heijnen: “Je bekijkt met Next Generation DNA-sequencing meteen de hele hooiberg, op basis van een fragment dat in het overgrote deel van de bacteriën voorkomt, maar dat in elke soort een net even andere basenpaarsamenstelling heeft.” Next Generation Sequencing maakt gebruik van een DNA-fragment van 500 basenparen dat in 90-95 procent van alle bacteriën terug te vinden is. Door het DNA uit een watermonster te isoleren, met PCR te vermeerderen en het vervolgens bij een gespecialiseerd laboratorium te laten onderzoeken met Next Generation Sequencing, krijg je een enorme hoeveelheid data retour, waaruit je met de juiste software kunt achterhalen welke soorten bacteriën er allemaal in het watermonster aanwezig waren, inclusief een indicatie van de hoeveelheden.

Vingerafdruk

KWR werkt met en voor Vitens de toepassing van deze nieuwe moleculair/biologische techniek uit, zodat Vitens een ‘vingerafdruk’ kan maken van watermonsters. Het bedrijf wil vooral weten of een kleine verandering in de samenstelling van het water af te lezen is als een verandering in de vingerafdruk. Bendert de Graaf van Vitens: “Stel bijvoorbeeld dat je drinkwater hebt, waarin door lekkage een kleine hoeveelheid oppervlaktewater is gekomen. Zie je dat dan aan een verandering in de bacterievingerafdruk? En kun je op basis van zo’n vingerafdruk snel een predicaat goed of slecht meegeven?”

Gevoelige meetmethode

Om die vraag te beantwoorden, wordt binnen het Bedrijfstakonderzoek (BTO) de ontwikkelde methode eerst getest met kunstmatige watermonsters, die bestaan uit mengsels van drinkwater en oppervlaktewater in verschillende verhoudingen. Daarbij blijkt de methode zo gevoelig, dat de aanwezigheid van 0,1 ml oppervlaktewater in een liter drinkwater al wordt geregistreerd. Vervolgens wordt de methode ook in de praktijk getest. Nadat Vitens een leiding heeft vervangen, worden op de wettelijk vastgelegde manier de hoeveelheden E. coli en enterococcen bepaald. Daarbij wordt in een van de monsters maar één kolonievormende eenheid per 100 ml aangetroffen; dat is de detectiegrens met deze methode. Hetzelfde monster wordt voorbehandeld en opgestuurd voor Next Generation Sequencing. De resultaten van dat onderzoek laten zien dat het monster diverse bacteriën van fecale herkomst bevat. Ook bij het spoelen van filters in de zuivering blijkt dat met deze aanpak veranderingen in de bacteriële populatie waar te nemen zijn. Next Generation Sequencing is dus een zeer gevoelige en veelbelovende meetmethode, met diverse toepassingsmogelijkheden. De Graaf: “Om deze techniek in de toekomst routinematig te kunnen gebruiken, moet de analyse zelf nog iets sneller en goedkoper worden. Ook moet er nog iets worden ontwikkeld voor de verwerking van de grote hoeveelheden data. De software die nu wordt gebruikt, is prima voor wetenschappelijk onderzoek, maar voor dagelijks gebruik in het lab te complex.”

Monitoren microbiologische samenstelling drinkwater

De komende tijd werkt Vitens de methode samen met Wetsus verder uit om eventuele veranderingen van de microbiologische samenstelling van het drinkwater te monitoren tijdens kritieke momenten in de zuivering (zoals bij spoelen en vervangen van het filtermateriaal) en in het distributiesysteem (denk aan reparaties, menging of lekken). KWR gaat de methode gebruiken bij diverse onderzoeksprojecten, onder meer om te onderzoeken welke factoren en aanwezige bacteriën in biofilm de nagroei van Aeromonas-bacteriën in leidingen beïnvloeden.

© 2017 KWR Watercycle Research Institute

Tags
Bekijk alle tags
Onderzoeksprogramma
Contact
Zie ook
11 juni 2014 Rubber in thermostatische douchemengkranen bron van Legionella 08 november 2014 Vissen opsporen met eDNA
Iets heel anders
Peter van Thienen presenteert de VLPV-methode bij het waterbedrijf van Kaapstad. 08 september 2014 Aan de slag met lekverliezen in Zuid-Afrika 08 februari 2014 Household Water Treatment Systems testen voor de WHO

open