Il protocollo presentato può determinare la competenza vettoriale delle popolazioni di zanzare Aedes aegypti per un dato virus, come Zika, in un ambiente di contenimento.
Articolo metodologico
Il protocollo presentato può determinare la competenza vettoriale delle popolazioni di zanzare Aedes aegypti per un dato virus, come Zika, in un ambiente di contenimento.
Le procedure presentate descrivono una metodologia generalizzata per infettare le zanzare Aedes aegypti con il virus Zika in condizioni di laboratorio per determinare il tasso di infezione, l'infezione disseminata e la potenziale trasmissione del virus nella popolazione di zanzare in questione. Queste procedure sono ampiamente utilizzate con varie modifiche nelle valutazioni delle competenze vettoriali a livello globale. Sono importanti nel determinare il ruolo potenziale che una data zanzara (cioè specie, popolazione, individuo) può svolgere nella trasmissione di un determinato agente.
La competenza vettoriale è definita come la capacità a livello di specie, popolazione e persino individuo, di un dato artropode come una zanzara, una zecca o una mosca di sabbia flebotomina, di acquisire e trasmettere un agente biologicamente con replicazione o sviluppo nell'artropode1,2. Per quanto riguarda le zanzare e i virus trasmessi dagli artropodi (cioè gli arbovirus), l'agente viene assorbito da un ospite viremico da una zanzara femmina. Dopo l'ingestione, il virus deve infettare in modo produttivo una di una piccola popolazione di cellule epiteliali dell'intestino medio3, superando vari ostacoli fisiologici come la degradazione proteolitica da parte degli enzimi digestivi, la presenza del microbiota (barriera di infezione dell'intestino medio, o MIB) e la matrice peritrofica secreta. L'infezione dell'epitelio midgut deve essere seguita dalla replicazione del virus e dall'eventuale fuga dal midgut nel sistema circolatorio aperto della zanzara, o emolinfa, che rappresenta l'insorgenza di un'infezione disseminata che supera la barriera di fuga del midgut (MEB). A questo punto il virus può stabilire infezioni dei tessuti secondari (ad esempio, nervi, muscoli e corpi adiposi) e continuare a replicarsi, sebbene tale replicazione secondaria possa non essere strettamente necessaria affinché il virus infetti le cellule acinari delle ghiandole salivari (superando la barriera di infezione della ghiandola salivare). L'uscita dalle cellule acinari della ghiandola salivare nelle loro cavità apicali e quindi il movimento nel dotto salivare consente l'inoculazione del virus in ospiti successivi al morso e completa il ciclo di trasmissione1,2,4,5,6,7.
Dato questo meccanismo di diffusione ben caratterizzato e generalmente conservato all'interno di un vettore di zanzara, le valutazioni delle competenze vettoriali di laboratorio sono spesso metodologicamente simili, sebbene esistano differenze nei protocolli1,2. Generalmente, dopo l'esposizione orale al virus, le zanzare vengono sezionate in modo che i singoli tessuti come l'intestino medio, le gambe, le ovaie o le ghiandole salivari possano essere analizzati per l'infezione virale, l'infezione disseminata, l'infezione disseminata / potenziale trasmissione transovarica e l'infezione disseminata / potenziale competenza di trasmissione, rispettivamente8. La semplice presenza di un virus nelle ghiandole salivari, tuttavia, non è una prova definitiva della capacità di trasmissione, data l'evidenza di una barriera di fuga/uscita della ghiandola salivare (SGEB) in alcune combinazioni vettore/virus1,2,4,5,7,9. Il metodo standard per dimostrare la competenza di trasmissione rimane la trasmissione delle zanzare a un animalesuscettibile10,11,12. Tuttavia, dato che per molti arbovirus ciò richiede l'uso di modelli murini immunocompromessi13,14,15,16,questo metodo è spesso proibitivo in termini di costi. Un'alternativa comunemente usata è la raccolta della saliva della zanzara, che può essere analizzata mediante reazione a catena trascrizione inversa-polimerasi (RT-PCR) o un test infettivo per dimostrare la presenza del genoma virale o di particelle infettive, rispettivamente. Vale la pena notare che tali metodi di raccolta della saliva in vitro possono sovrastimare12 o sottostimare17 la quantità di virus depositata durante l'alimentazione in vivo, indicando che tali dati devono essere interpretati con cautela. Tuttavia, il metodo in vitro è molto prezioso se analizzato dal punto di vista della semplice presenza di virus nella saliva, indicando il potenziale di trasmissione.
Esistono due approcci principali per determinare il ruolo dei vettori di zanzare nelle epidemie di malattie arbovirali. Il primo metodo prevede la sorveglianza sul campo, in cui le zanzare vengono raccolte nel contesto della trasmissione attiva18,19,20,21,22,23,24. Tuttavia, dato che i tassi di infezione sono in genere piuttosto bassi (ad esempio, il tasso di infezione stimato dello 0,061% delle zanzare nelle aree di circolazione attiva del virus Zika (ZIKV) negli Stati Uniti21), l'incriminazione di potenziali specie di vettori può essere fortemente distorta dalla metodologia di cattura25,26 e dalla casualità (ad esempio, campionando un individuo infetto su 1.600 non infetti)21 . Tenendo conto di ciò, un determinato studio potrebbe non acquisire zanzare sufficienti sia in numero grezzo che in diversità di specie per campionare accuratamente le zanzare coinvolte nella trasmissione. Al contrario, le analisi della competenza vettoriale vengono eseguite in un ambiente di laboratorio, consentendo un controllo rigoroso di parametri come la dose orale. Sebbene non pienamente in grado di rappresentare la vera complessità dell'infezione da zanzara e la capacità di trasmissione in un ambiente di campo, queste valutazioni di laboratorio rimangono potenti strumenti nel campo dell'arbovirologia.
Sulla base di varie analisi di competenza vettoriale con ZIKV in diverse specie di zanzare, popolazioni e metodi27,28,29,30,31,32,nonché di una recente revisione delle valutazioni della competenza vettoriale1,descriviamo qui molti dei protocolli associati a un tipico flusso di lavoro di competenza vettoriale. In questi esperimenti, tre popolazioni di Ae. aegypti provenienti dalle Americhe (la città di Salvador, Brasile; repubblica Dominicana; e la bassa valle del Rio Grande, TX, USA) sono state esposte a un singolo ceppo di ZIKV (Mex 1-7, GenBank Accession: KX247632.1) a 4, 5 o 6 log10 unità di focalizzazione (FFU) / mL dosi sotto forma di farine di sangue artificiali. Successivamente, sono stati analizzati per prove di infezione, infezione disseminata e competenza di trasmissione dopo vari periodi di incubazione estrinseca (2, 4, 7, 10 e 14 giorni) mediante dissezione e un test infettivo basato su colture cellulari. Sebbene l'attuale flusso di lavoro / protocolli sia ottimizzato per ZIKV, molti elementi sono direttamente traducibili in altri arbovirus trasmessi dalle zanzare nel contenimento degli artropodi e nei livelli di biosicurezza 2 e 3 (ACL / BSL2 o ACL / BSL3).
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Tutte le procedure eseguite in questi protocolli sono state eseguite nel pieno rispetto dei protocolli approvati dall'Institutional Biosafety Committee e dall'Institutional Animal Care and Use Committee della University of Texas Medical Branch di Galveston.
1. Amplifica ZIKV nelle celle Vero
2. Preparazione di farine di sangue artificiali
3. Backtitration di farine di sangue/test della placca
4. Somministrazione di farine di sangue
5. Acquisizione ed elaborazione del campione
6. Rilevazione di ZIKV mediante test infettivo
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Tre popolazioni di Ae. aegypti provenienti dalle Americhe (Salvador, Brasile; Repubblica Dominicana; e la Valle del Rio Grande, TX, USA) sono state esposte a un ceppo epidemico di ZIKV dalle Americhe (ZIKV Mex 1-7, Stato del Chiapas, Messico, 2015) su una gamma di titoli di farina di sangue (4, 5 e 6 log10 FFU / mL) presentati in una farina di sangue artificiale a base di eritrociti umani lavati. Nei giorni 2, 4, 7, 10 e 14 postnfection, sottoinsiemi di zanzare sono stati elaborati per determinare l'i...
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I metodi qui descritti forniscono un flusso di lavoro generalizzato per condurre analisi delle competenze vettoriali. Come quadro generale, molte di queste metodologie sono conservate in tutta la letteratura. Tuttavia, c'è un notevole spazio per le modifiche (recensito in Azar e Weaver1). Virus (ad esempio, lignaggio virale, conservazione del virus di sfida, storia di passaggio virale), entomologia (ad esempio, colonizzazione di laboratorio di popolazioni di zanzare, immunità innata, microbioma / ...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Riconosciamo lo staff del World Reference Center for Emerging Viruses and Arboviruses (WRCEVA): Dr. Robert Tesh, Hilda Guzman, Dr. Kenneth Plante, Dr. Jessica Plante, Dionna Scharton e Divya Mirchandani, per il loro instancabile lavoro nel curare e fornire molti dei ceppi virali utilizzati per gli esperimenti di competenza vettoriale nostri e di altri gruppi. Il lavoro presentato è stato finanziato dal McLaughlin Fellowship Fund (SRA) e dalle sovvenzioni NIH AI120942 e AI121452.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Serbatoio standard da 3 ml | R37P30 | Hemotek Ltd | Attrezzatura per insetti |
| 7/32" Acciaio inossidabile 440 Sfere di grado C | 4RJH9 | Grainger Mezzi di macinazione | |
| Acetone, grado istologico, prodotti chimici Fisher, bottiglia in polietilene, 4L, 4/caso | A16-P4 | FisherScientific | Adenosina fissativa |
| 5'-trifospato sale disodico idrat, microbico, BioReagente, adatto per cellule coltura | A6419-1G | Reagente | MilliporeSigma |
| Anticorpo antigene del gruppo Anti-Flavivirus, clone D1-4G2-4-15 | MAB10216 | Anticorpo primario MilliporeSigma | per il test di formazione del fuoco |
| Anticorpo anti-IgG (H+L) di topo, siero umano adsorbito e marcato con perossidasi, 1,0 ml/flacone | 5450-0011 | KPL/Seracare | Anticorpo secondario per il test di formazione del fuoco |
| Candeggina | NC0427256 | FisherScientific | Decontaminazione |
| Corning, fiasche trattate per colture cellulari, 150 cm2, tappo ventilato, confezione da 50 | 10-126-34 | FisherScientific | Materiale di consumo per colture cellulari |
| Piastre per colture cellulari Costar, 24 pozzetti, 5/sacchetto, 100/cassa, Corning | 07-200-740 | FisherScientific | Materiale di consumo per colture cellulari |
| Costar Piastre per colture cellulari, 96 pozzetti, 5/sacchetto, 100/cassa, Corning | 07-200-91 | FisherScientific | Materiale di consumo per colture cellulari |
| Crystal Violet | C0775-100G | MilliporeSigma | Stain |
| Eppendorf Snap Cap Microcentrifuge Safe-Lock 2mL Tubes, 500/Case | 05-402-7 | FisherScientific | Materiale di consumo in plastica |
| Falcon 15mL Conical Centrigue Tubes | 14-959-70C | FisherScientific | Plastic consumabile |
| Falcon 50mL Conical Centrigue Tubes | 14-959-49A | FisherScientific | Materiale di consumo in plastica |
| Falcon Pipette monouso in polistirene 10 ml, 200/Confezione | 13-675-20 | FisherScientific | Consumabile in plastica |
| Falcon Pipette monouso in polistirene sierologiche da 1 ml, 1000/Confezione | 13-675-15B | FisherScientific | Consumabile in plastica |
| Falcon Sierologico monouso in polistirene Pipette da 25 ml, 200/Confezione | 13-675-30 | FisherScientific | Consumabile in plastica |
| Falcon Polistirene monouso Sierologico da 5 ml, 200/Confezione | 13-675-22 | FisherScientific | Consumabile in plastica |
| Falcon Piastre standard per colture tissutali | 08-772B | FisherScientific | Consumabile in plastica |
| Fetale Siero bovino-Premium, 500 ml | S11150 | Atlanta Biologicals | Reagente |
| per colture cellulariFisherbrand Economy Vetrini per microscopio in vetro semplice | 12-550-A3 | FisherScientific | Immobilizzazione delle zanzare |
| FU1 Alimentatore | FU1-0 | Hemotek Ltd | Attrezzatura per insetti; unità di alimentazione |
| Gibco DPBS con calcio e magnesio, 10 bottiglie da 500 ml | 140-040-182 | FisherScientific | Reagente per colture cellulari |
| Gibco Fungizone, amfotericina B, 250μ g/mL, 50mL/flacone | 15-290-026 | Fisher Scientific | Reagente per colture cellulari |
| Gibco Penicillina-Streptomicina (10.000 U/mL), 100mL/Flacone, 20 Flaconi/Cassa | 15-140-163 | FisherScientific | Reagente per colture cellulari |
| Gibco, Tripsina-EDTA (.25%), Rosso fenolo, 20 flaconi da 100 ml | 25-200-114 | FisherScientific | Reagente per colture cellulari |
| Gibcom DMEM, glicemia alta, 10 flaconi | da 500 ml11-965-118 | FisherScientific | Reagente per colture cellulari |
| Sangue umano, sesso non specificato, Na-citrato, 1 unità | 7203706 | Lampire Preparazione della farina di sangue | |
| Aspiratore InsectaVac | 2809B | Bioquip | Attrezzatura per insetti |
| Metanolo, ACS certificato, Fisher Chemicals, Bottiglia di vetro ambrato, 4L, 4/Cassa | A412-4 | FisherScientific | Fissativo |
| Metilcellulosa, viscosità: 3.500-5.600 cP, 2 % in acqua (20 gradi; C), 250 g/flacone | M0512-250G | MilliporeSigma | Reagente per colture cellulari |
| Micro-chem Plus Detergente disinfettante | C849T34 | Thomas Scientific | Decontaminazione; diluizione di lavoro di olio minerale di ammonio quaternario doppio |
| , BioReagente, per biologia molecolare | M5904-5X5ML | MilliporeSigma | Immobilizzazione di zanzare |
| O-ring | OR37-25 | Hemotek Ltd | Apparecchiature per insetti |
| Tappi in plastica | PP5-250 | Hemotek Ltd | Apparecchiature per insetti |
| PS6 Unità di alimentazione (110-120 V) | PS6120 | Hemotek Ltd | Apparecchiature per insetti; fonte di alimentazione |
| Pinze Rubis, lame sfalsate, punte superfini | 4525 | Bioquip | Attrezzature per insetti |
| Sarstedt Inc, 2 ml di tappo a vite per microtubi, fondo conico, tappo O-ring, sterile, 1000/Caso | 50-809-242 | FisherScientific | Consumabile in plastica |
| Saccarosio, BioUltra, per biologia molecolare | 84097-250G | MilliporeReagente Sigma | |
| ThermoScientific, ART Barriera a bassa ritenzione 1000μ L Puntali per pipette, 100 puntali/rack, 8 rack/confezione, 4 confezioni/confezione | 21-402-487 | FisherScientific | Materiale di consumo in plastica |
| ThermoScientific, ART Barrier Low Retention 200μ L Puntali per pipette, 96 puntali/rack, 10 rack/confezione, 5 confezioni/cartone | 21-402-486 | FisherScientific | Materiale di consumo in plastica |
| ThermoScientific, ART Barrier Low Retention 20μ L Puntali per pipette, 96 puntali/rack, 10 rack/confezione, 5 confezioni/cartone | 21-402-484 | FisherScientific | Materiale di consumo in plastica |
| ThermoScientific, barriera ART a bassa ritenzione, portata estesa 10μ L Puntali per pipette, 96 puntali/rack, 10 rack/confezione, 5 confezioni/confezione | 21-402-482 | FisherScientific | Materiale di consumo in plastica |
| TissueLyser II | 85300 | QIAGEN | Omogeneizzazione |
| Kit substrato perossidasi TrueBlue, 200 ml | 5510-0030 | Seracare | Soluzione di sviluppo per il saggio di formazione del fuoco |
| Vero | CCL-81 | Collezione | di colture di tipo americanoLinea cellulare di mammifero per amplificare il virus e condurre un test infettivo |
| Vero C1008 [Vero 76, clone E6, Vero E6] | CRL-1586 | American Type Culture Collection | Linea cellulare di mammifero per amplificare il virus e condurre test infettivi |
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