本文介绍了在临床研究中使人暴露于肩突硬蜱（Ixodes scapularis）幼虫的研究方法。该技术相对简单，受试志愿者耐受性良好，并可根据实验需求进行调整。涉及人类受试者的研究必须在经相关监管机构批准的临床研究方案下进行。
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摘要
摘要
蜱传疾病是美国乃至全球重要的公共卫生问题。蜱是专性吸血的节肢动物，硬蜱科蜱虫必须附着在宿主皮肤上并完成持续数天的吸血过程，才能获取其所需的血液餐。将动物暴露于蜱虫是研究宿主对蜱叮咬及蜱传疾病反应的常用方法。我们开发了相关操作流程，开展了首项人类志愿者暴露于未感染幼虫Ixodes scapularis的科学研究，并发表了研究结果。本文描述了用于限制蜱活动的敷料制备方法、如何将蜱固定于宿主皮肤、敷料的维护以及如何从宿主体上移除蜱。使志愿者暴露于蜱叮咬属于实验性操作，必须在经适当监管机构批准的临床研究方案下进行。该方法可促进转化医学研究，有助于深入理解人类对蜱叮咬的反应，并推动蜱传疾病诊断、预防和治疗方法的开发。
引言
硬蜱（Ixodidae：蜱螨目）是全球分布的专性吸血外寄生虫，能够传播多种具有重要医学和兽医意义的病原体，包括细菌、病毒和寄生虫。硬蜱需在宿主身上附着数天才能完成一次血餐，其具有长期附着于皮肤的能力，并在此过程中避免被宿主免疫系统识别、防止局部血液凝固，从而促进长期取食1,2,3。动物研究表明，非易感宿主在反复接触蜱虫后可产生对蜱叮咬的抵抗能力，从而降低病原体传播的可能性；而易感宿主则可被蜱虫反复寄生。获得性蜱抵抗能力取决于宿主免疫反应的性质4,5,6,7。
蜱传疾病在美国正日益构成威胁，2004年至2016年间报告的病例数量增加了一倍以上8,9。由于气候变化，不同蜱类的地理分布范围持续扩大10,11。美国主要的蜱传疾病包括莱姆病、无形体病、埃立克体病、斑点热立克次体病、巴贝西虫病、土拉菌病和波瓦森病毒病8。由Borrelia burgdorferi sensu lato感染引起的莱姆病是美国和欧洲最常见的蜱传疾病12。在美国，每年约有47.6万人被诊断为莱姆病，给个人和社会带来了公共卫生和经济负担13,14,15。
Ixodes scapularis（黑足蜱或鹿蜱）是美国莱姆病以及无形体病、巴贝西虫病、Borrelia miyamotoi 病和波瓦森病毒病的主要传播媒介。美国其他具有医学重要性的蜱种包括 Amblyomma americanum（孤星蜱）、Dermacentor variabilis（美洲狗蜱）、Ixodes pacificus（西部黑足蜱）、Dermacentor andersoni（落基山木蜱）、Ixodes cookei（土拨鼠蜱）、Dermacentor occidentalis（太平洋沿岸蜱）、Rhipicephalus sanguineus（褐色狗蜱）和 Amblyomma maculatum（墨西哥湾沿岸蜱）16。
建立一种使研究志愿者暴露于蜱叮咬的方法，有助于利用自然媒介来寻找感染证据的研究，该过程称为异源诊断17,18,19,20,21，同时有助于深入了解蜱暴露所诱导的免疫反应，从而推动抗蜱疫苗的发现5,6,7。本文所述方法是在首个使用实验室培育的肩突硬蜱（Ixodes scapularis）幼虫对伯氏疏螺旋体（B. burgdorferi）感染进行抗生素治疗后异源诊断的人体研究（NCT01143558）中开发并应用的，该研究于2014年发表19。该系统已成功应用于一项2期研究，以探究异源诊断阳性是否与莱姆病抗生素治疗后症状持续存在相关（NCT02446626），以及一项探索宿主对蜱叮咬反应的研究（NCT05036707）。
本实验方案描述了防护敷料的制备过程、蜱虫放置操作、蜱虫移除操作，以及维持防护敷料所需的局部护理措施。有关上述研究中所用无病原体I. scapularis蜱虫种群及蜱虫暴露操作的详细信息，此前已有报道19,22。该方法提供了一种灵活的研究工具，可适用于研究人体宿主对蜱虫叮咬反应的不同方面、蜱虫预防药物的有效性，以及莱姆病和其他蜱传疾病的机制。
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方案
让志愿者暴露于蜱虫叮咬是一种实验方法，必须在相关监管机构批准的临床研究方案下进行。这些临床研究（NCT01143558、NCT02446626 和 NCT05036707）已获得各自治理审查委员会的批准，在美国食品药品监督管理局授予的试验用器械豁免许可下开展，并依照《良好临床实践指南》执行。此外，这些研究已在 ClinicalTrials.gov 上注册，并已获得所有参与者的书面知情同意。
1. 密闭敷料的制备
- 为制作测量模板，将一块 3" × 3" 的水胶体封闭敷料沿测量线一侧进行复印（图 1A 和 材料表）。
- 沿 1" 线裁剪已复印的模板，然后沿 2" 线裁剪，形成一个直径为 2"、中心留有 1" 圆孔的圆形模板（图 1B）。
- 使用该模板将非粘性泡沫敷料裁剪成一个直径为 2"、中心留有 1" 圆孔的圆形（图 2A、B 和 材料表）。
- 使用同一模板，在一块 4" × 4" 超薄水胶体敷料的中央裁剪出一个直径为 2" 的圆孔（图 2C、D）。
- 在 3" × 3" 封闭敷料的水胶体层上，沿 1½" 线进行裁剪。
- 向后揭开封闭敷料水胶体层的纸衬，暴露其粘合面。将裁剪好的泡沫敷料置于粘合面的 2" 圆形区域内（图 3A），以确保泡沫敷料超出封闭敷料开口的范围。随后将纸衬重新覆盖回敷料的水胶体层上（图 3B）。
注意：上述尺寸适用于最多包含 10 只幼虫期 I. scapularis 蜱的研究。对于最多包含 30 只幼虫期 I. scapularis 蜱的研究，泡沫中心的模板应在 1" 与 1½" 标记之间裁剪，以提供更大的放置区域。封闭敷料的尺寸可根据具体实验设计相应调整。
2. 蜱虫放置
- 蜱虫储存
- 将幼虫期的 I. scapularis 蜱虫储存在医用级冰箱中，温度设定为 9–10 °C。
- 将蜱虫置于带有网状瓶盖的试管中，以保证充足的空气流通。将装有蜱虫的试管放入可密封的塑料袋中，并在袋内放置一块轻微湿润的海绵，以维持湿度，防止蜱虫脱水。
- 放置蜱虫
- 将蜱虫从冰箱中取出，使其逐渐升至室温。蜱虫在离开冰箱后仅需约 15 分钟即可恢复活动能力。
- 在放置区域周围铺上白色床单，以便于发现不慎掉落的蜱虫。
- 用清洁的水或生理盐水润湿一块 4"×4" 纱布，擦拭放置部位的皮肤。随后轻拍干燥或让其自然风干。
注意：选择蜱虫放置部位时，应考虑不影响志愿者日常活动的区域，并确保参与者能够方便地观察敷料的完整性。避免在可能因直接受压而压碎蜱虫的部位（如背部）进行放置。评估参与者的体毛情况，如有必要，可使用剪刀小心修剪粘贴区域过多的体毛，避免损伤皮肤。切勿使用剃刀脱毛，因其可能增加皮肤损伤和感染的风险。 - 待皮肤完全干燥后，揭除预先准备好的敷料水胶体层上的背衬纸，将敷料牢固地粘贴于放置部位的皮肤上，确保网状层保持开放状态。
- 将木制棉签（见材料表）折成两半，以暴露其参差的断端。
- 小心打开装有蜱虫的试管。
- 使用木制棉签的参差断端，将活跃的蜱虫从试管中转移并放置到密闭敷料内的皮肤上（图4A）。应安排另一名团队成员监控放置部位，确保蜱虫始终处于密闭敷料内。若蜱虫在操作过程中逃逸，可用胶带将其捕获。
注意：折断木制棉签并使用其参差断端，可在不损伤蜱虫的前提下有效完成蜱虫的操作与转移。此外，使用浅色、软毛的小型刷子也可有效地将蜱虫从容器转移至皮肤部位。 - 当完成研究所需数量的蜱虫放置后，揭除密闭敷料网状层上的背衬纸，将其覆盖并封闭开口。
- 确认粘合部分已牢固贴合后，再将一块预先准备好的 4"×4" 超薄水胶体敷料覆盖于密闭敷料之上，以增强固定效果（图4B）。
注意：有关无病原体 I. scapularis 蜱虫种群以及所引用研究中蜱虫暴露程序持续时间的更多详细信息，请参见已发表研究的方法部分19,22。
3. 穿刺部位护理
- 向研究参与者提供防水屏障敷料和2"低致敏性胶带（见材料表）。
- 提供蜱虫隔离部位的护理说明。
- 定期检查敷料，观察边缘是否牢固粘附于皮肤。根据需要使用额外胶带加固敷料边缘。
- 不得搔抓敷料部位，在研究期间避免打开或移除敷料。
- 避免洗澡或浸泡于水中。同时避免热水淋浴，并尽量缩短淋浴时间。淋浴前，使用提供的防水屏障敷料保护隔离部位，淋浴结束后将其取下。轻轻拍干敷料部位，并检查其是否仍保持牢固。
- 避免可能导致大量出汗并影响敷料完整性的活动（如需氧运动、长时间徒步）。
4. 蜱虫移除
- 蜱虫收集管的准备
- 用所需的标识符（例如，研究代码、日期）标记蜱虫收集管。
- 若需保存活蜱，使用20 G针头在收集管盖上打孔，并用尼龙或聚酯网膜配合管盖密封。将一小块湿润的海绵与装有蜱虫的收集管一同放入可密封的袋子中，以维持湿度。
- 移除蜱虫
- 在包扎部位周围铺上白色布单，并确保收集盆在便于取用的位置。
- 使用酒精棉片，小心地将包扎材料从皮肤上移除。
- 完全移除后，将包扎材料放入收集盆中，并检查是否有已脱落的蜱虫。
- 检查蜱虫附着部位。已吸血饱和的蜱虫会自行脱落（图5A）。对于仍附着在皮肤上的蜱虫，使用尖头镊子将其移除（图5B）。
- 用酒精棉片或肥皂水清洁皮肤。
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结果
该研究证明，该操作是安全且耐受性良好的，主要不良事件为咬伤部位出现轻度瘙痒，在58%的操作中观察到这一现象。当使用洁净实验室饲养的I. scapularis蜱幼虫时，未发生与操作相关的严重不良事件19。在进行的43次操作中，与放置的蜱虫数量相比，附着蜱虫的平均回收率为45% ± 27%（标准差），中位回收率为40%（图6）。
幼虫期I. scapularis蜱虫附着于人体的确切时间尚不明确，因为蜱虫从放置到附着的过程并未被常规观察。在一次对研究志愿者持续观察2½小时的案例中，观察期结束时所有蜱虫均未发生附着。幼虫期I. scapularis蜱虫从放置到吸血至完全饱食需要4至5天19。
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讨论
尽管涉及蜱虫暴露的动物研究4,5,6,7,21在增进我们对宿主对蜱传疾病及蜱叮咬反应的理解方面具有不可估量的价值，但这些模型在预测人类宿主反应方面的准确性存在局限性。本研究描述了一种在受控条件下使人暴露于蜱叮咬的方法学模型，该模型可轻松调整以回答不同的研究问题，并拓展了在人类中开展此类必要研究的能力。
最初的研究需要开发一种新系统，该系统既能允许蜱虫持续吸血数天，同时又能确保人类受试者感到舒适且可耐受。在评估了不同技术后，本文所述的 containment dressing（封闭敷料）最终被证明最为成功。在初期试验中，蜱虫会爬向封闭敷料圆形切口的边缘，并在尚未附着前暴露于黏性表面而死亡。为应对这种蜱虫行为，在封闭敷料的水胶体黏附层下方增加了一个非黏性的泡沫环。...
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披露
Adriana Marques 博士拥有一项专利 US 8,926,989 B2；并且是全球莱姆病联盟和美国莱姆病基金会的无偿科学顾问。Siu Ping Turk 和 Aleah Eschman 没有存在可能构成利益冲突的关联关系。本出版物的内容不一定反映卫生与公共服务部的观点或政策，提及商品名、商业产品或组织亦不表示美国政府的认可。
致谢
本研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）下属国家过敏与传染病研究所内部研究计划的支持。我们感谢Linden T. Hu、Sam R. Telford III、Kenneth Dardick、Carla Williams、Erin Chung和Christina Brandeburg参与实验方案的开发工作。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 20 号针头 | 任意品牌 | 用于穿刺小瓶瓶盖。 | |
| 3" x 3" 闭合性敷料 | Monarch Labs Names | LeFlap | https://www.monarchlabs.com/ordering |
| 4" x 4" 超薄水胶体敷料 | ConvaTec | DuoDerm | https://www.convatec.com/products/advanced-wound-care/brand-names/pc-wound-duoderm-granluflex/duoderm-extra-thin-dressing/ |
| 4" x 4" 纱布 | Monarch Labs Names | 用于清洁皮肤 | |
| 清洁水或生理盐水 | 用于清洁皮肤 | ||
| 防水屏障（例如 7" x 7"） | AquaGuard | TIDI | 用于淋浴防护，https://www.tidiproducts.com/product-listing/aquaguard-shower-cover-sheets |
| 非粘性泡沫敷料 | Coloplast | Biatain | https://www.coloplast.us/biatain-non-adhesive-en-us.aspx |
| 2" 防过敏胶带卷 | Monarch Labs Names | Durapore | 用于加固闭合性敷料。 |
| 粘性胶带卷 | 用于固定蜱虫 | ||
| 采集用小瓶（例如冻存管） | Ependorf | ECC200 |
参考文献
- Yeh, M. T., et al. Determining the duration of Ixodes scapularis (Acari: Ixodidae) attachment to tick-bite victims. J Med Entomol. 32 (6), 853-858 (1995).
- Piesman, J., Mather, T. N., Sinsky, R. J., Spielman, A. Duration of tick attachment and Borrelia burgdorferi transmission. J Clin Microbiol. 25 (3), 557-558 (1987).
- Vora, A., et al. Ticks elicit variable fibrinogenolytic activities upon feeding on hosts with different immune backgrounds. Sci Rep. 7, 44593(2017).
- Narasimhan, S., et al. Immunity against Ixodes scapularis salivary proteins expressed within 24 hours of attachment thwarts tick feeding and impairs Borrelia transmission. PLoS One. 2 (5), 451(2007).
- Nazario, S., et al. Prevention of Borrelia burgdorferi transmission in guinea pigs by tick immunity. Am J Trop Med Hyg. 58 (6), 780-785 (1998).
- Krause, P. J., et al. Dermatologic changes induced by repeated Ixodes scapularis bites and implications for prevention of tick-borne infection. Vector Borne Zoonotic Dis. 9 (6), 603-610 (2009).
- Anderson, J. M., et al. Ticks, Ixodes scapularis, feed repeatedly on white-footed mice despite strong inflammatory response: an expanding paradigm for understanding tick-host interactions. Front Immunol. 8, 1784(2017).
- Rosenberg, R., et al. Vital signs: trends in reported vectorborne disease cases - United States and Territories, 2004-2016. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 67 (17), 496-501 (2018).
- Paules, C. I., Marston, H. D., Bloom, M. E., Fauci, A. S. Tickborne diseases - confronting a growing threat. N Engl J Med. 379 (8), 701-703 (2018).
- Tardy, O., et al. Mechanistic movement models to predict geographic range expansions of ticks and tick-borne pathogens: Case studies with Ixodes scapularis and Amblyomma americanum in eastern North America. Ticks Tick Borne Dis. 14 (4), 102161(2023).
- Molaei, G., Eisen, L. M., Price, K. J., Eisen, R. J. Range expansion of native and invasive ticks: a looming public health threat. J Infect Dis. 226 (3), 370-373 (2022).
- Marques, A. R., Strle, F., Wormser, G. P. Comparison of Lyme disease in the United States and Europe. Emerg Infect Dis. 27 (8), 2017-2024 (2021).
- Kugeler, K. J., Schwartz, A. M., Delorey, M. J., Mead, P. S., Hinckley, A. F. Estimating the frequency of Lyme disease diagnoses, United States, 2010-2018. Emerg Infect Dis. 27 (2), 616-619 (2021).
- Schwartz, A. M., Kugeler, K. J., Nelson, C. A., Marx, G. E., Hinckley, A. F. use of commercial claims data for evaluating trends in lyme disease diagnoses, United States, 2010-2018. Emerg Infect Dis. 27 (2), 499-507 (2021).
- Hook, S. A., et al. Economic burden of reported Lyme disease in high-incidence areas, United States. Emerg Infect Dis. 28 (6), 1170-1179 (2022).
- Eisen, L. Tick species infesting humans in the United States. Ticks Tick Borne Dis. 13 (6), 102025(2022).
- Embers, M. E., et al. Variable manifestations, diverse seroreactivity and post-treatment persistence in non-human primates exposed to Borrelia burgdorferi by tick feeding. PLoS One. 12 (12), 0189071(2017).
- Hodzic, E., Imai, D., Feng, S., Barthold, S. W. Resurgence of persisting non-cultivable Borrelia burgdorferi following antibiotic treatment in mice. PLoS One. 9 (1), 86907(2014).
- Marques, A., et al. Xenodiagnosis to detect Borrelia burgdorferi infection: a first-in-human study. Clin Infect Dis. 58 (7), 937-945 (2014).
- Hodzic, E., Imai, D. M., Escobar, E. Generality of post-antimicrobial treatment persistence of Borrelia burgdorferi strains N40 and B31 in genetically susceptible and resistant mouse strains. Infect Immun. 87 (10), e00442(2019).
- Bockenstedt, L. K., Mao, J., Hodzic, E., Barthold, S. W., Fish, D. Detection of attenuated, noninfectious spirochetes in Borrelia burgdorferi-infected mice after antibiotic treatment. J Infect Dis. 186 (10), 1430-1437 (2002).
- Turk, S., Williams, C., Marques, A. in Borrelia burgdorferi: Methods in Molecular Biology. Pal, U., Buyuktanir, O. , Springer. New York. 337-346 (2018).
- Hodzic, E., Feng, S., Holden, K., Freet, K. J., Barthold, S. W. Persistence of Borrelia burgdorferi following antibiotic treatment in mice. Antimicrob Agents Chemother. 52 (5), 1728-1736 (2008).
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