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Le malattie trasmesse da vettori (VBD) sono infezioni trasmesse all'uomo e ad altri animali dal morso di un artropode vettore infetto1. I vettori rappresentano il 20% delle malattie infettive tropicali globali e pongono l'80% della popolazione umana mondiale a rischio diVBDs 2. Le zanzare e le zecche, che sono artropodi succhiatori di sangue obbligati, sono responsabili di un aumento significativo della salute pubblica e degli oneri economici in tutto il mondo a causa dei loro comportamenti alimentari diretti e della trasmissione di un'ampia gamma di agenti patogeni (parassiti, batteri o virus)3. Pertanto, questa raccolta di metodi mira a introdurre un'ampia gamma di approcci essenziali e complementari per lo studio di questi vettori attraverso una varietà di tecniche basate sulla conoscenza completa della biologia delle zanzare e delle zecche. Gli studi sugli aspetti fondamentali delle zanzare e delle zecche (in vitro e in vivo), i microrganismi da esse trasportati e trasmessi (interazioni tra vettori, simbionti, patogeni e ospiti vertebrati) e gli approcci di controllo dei vettori sono inclusi in questa Raccolta di Metodi.
La sopravvivenza degli artropodi vettori e la loro capacità di mantenere e trasmettere agenti patogeni sono strettamente legati alla temperatura4. Haziqah-Rashid et al. presentano un metodo semplice e a basso costo per determinare le preferenze di temperatura delle zanzare5. Il loro apparato è costituito da camere collegate con temperature diverse e consente alle zanzare (e ad altri insetti volanti) di volare liberamente verso il loro ambiente preferito, consentendo così la determinazione delle temperature ottimali degli insetti. Ciò sarà utile per determinare gli effetti di una varietà di manipolazioni, come l'infezione da agenti patogeni, la dieta o la presenza di endosimbionti, sulle preferenze di temperatura degli insetti, nonché per definire i parametri da utilizzare negli studi di modellazione che valutano l'idoneità climatica delle regioni per l'insediamento di vettori di malattie.
Una zanzara invasiva che si prevede beneficerà di un clima più caldo e si è diffusa in tutto il mondo attraverso il commercio internazionale è la zanzara tigre asiatica, Aedes albopictus6. Come vettore di più virus, questa specie rappresenta una minaccia crescente per la salute umana e nuovi metodi di controllo saranno importanti nella lotta contro questa zanzara. Nel loro articolo, Liang et al. descrivono la preparazione di un nuovo insetticida di origine vegetale che mostra un'elevata efficacia contro le larve di A. albopictus pur non mostrando effetti dannosi sui pesci, il che suggerisce una bassa tossicità ambientale7. Sebbene sia solo nelle prime fasi della ricerca, questo insetticida botanico è un promettente candidato per il controllo delle zanzare e potrebbe rivelarsi efficace contro altre importanti specie di zanzare.
L'endosimbionte a trasmissione materna Wolbachia si è dimostrato promettente per il controllo del virus della dengue nelle popolazioni di zanzare sul campo, dimostrando così il potenziale per l'impiego per la soppressione della dengue 8,9. Tuttavia, i meccanismi che danno origine a questo fenomeno sono scarsamente caratterizzati ed è quindi necessaria una maggiore comprensione delle interazioni zanzara-endosimbionte-virus. Per fornire strumenti per lo studio di queste interazioni, Chen et al. descrivono una serie di metodi complementari basati su acidi nucleici e anticorpi per il rilevamento e la quantificazione di Wolbachia nelle cellule di zanzara che potrebbero essere applicati anche a una varietà di insetti che ospitano Wolbachia 10.
La sorveglianza dei virus trasmessi dalle zanzare è importante per rilevare i virus circolanti che possono rappresentare potenziali minacce per la salute e questa sorveglianza può anche portare alla scoperta di nuovi virus patogeni o specifici per insetti. Huang et al. riportano un metodo basato su colture cellulari per l'isolamento e l'amplificazione di virus associati alle zanzare da campioni di zanzare raccolti sul campo11, che può essere seguito dalla purificazione, identificazione e caratterizzazione del virus.
Il successo di un patogeno trasmesso da artropodi nell'invasione, nella colonizzazione e nella trasmissione da parte di un vettore dipende dalla sua capacità di superare varie barriere fisiologiche, comprese quelle delle ghiandole salivari e dell'intestino medio. Wang et al. presentano un protocollo per valutare la competenza vettoriale delle zanzare per i virus utilizzando due diversi metodi di infezione12. Confrontando la disseminazione e la trasmissione del virus della dengue in Aedes aegypti dopo un'infezione orale o intratoracica, questo protocollo evidenzia l'impatto che le barriere della ghiandola salivare e dell'intestino medio svolgono nel ridurre la trasmissione del virus all'interno della zanzara e, quindi, nel determinare la competenza del vettore.
Lo studio di vettori come le zecche in laboratorio può essere impegnativo a causa del loro lungo ciclo di vita e della necessità di nutrirsi di più animali ospiti diversi. Il protocollo di Khoo et al. descrive in dettaglio la configurazione di un alimentatore a membrana artificiale che può essere utilizzato per l'allevamento di zecche a breve termine in laboratorio senza l'uso di animali e può essere impiegato per studiare l'effetto di vari trattamenti controllati sulla biologia delle zecche, come l'infezione da patogeni e l'ingestione di antibiotici13. Sebbene questo metodo sia descritto per l'alimentazione di tutti gli stadi di Ixodes scapularis, il metodo può essere adattato anche ad altre specie di zecche e applicazioni.
La saliva delle zecche contiene molti effettori che svolgono un ruolo importante nella modulazione immunitaria dell'ospite e nel miglioramento della trasmissione degli agenti patogeni durante l'alimentazione delle zecche. I microRNA, brevi sequenze non codificanti che regolano l'espressione genica sia all'interfaccia zecca-ospite che all'interno della zecca, sono uno di questi effettori di cui si sa poco. Un metodo per isolare i microRNA da colture di ghiandole salivari di zecche e vescicole extracellulari (EV) è presentato da Leal-Galvan et al.14. Coltivando ghiandole salivari ex vivo , gli autori sono stati in grado di ridurre considerevolmente il numero di zecche necessarie per la produzione e l'isolamento delle vescicole extracellulari e sono stati in grado di estrarre microRNA di alta qualità sufficienti per il sequenziamento di nuova generazione. Questo metodo facilita l'isolamento e lo studio delle vescicole extracellulari delle zecche e dovrebbe far progredire la nostra comprensione di questi organelli nelle interazioni zecca-ospite.
Gli studi funzionali dei geni patogeni sono fondamentali per comprendere le loro strategie di sopravvivenza e adattamento agli ambienti contrastanti dell'ospite e del vettore. Un importante progresso per lo studio della Rickettsia intracellulare è stato lo sviluppo di vettori navetta plasmidici per l'espressione di geni di interesse15. Wang et al. descrivono un protocollo per l'elettroporazione di Rickettsia parkeri purificata per la trasformazione con un vettore navetta, seguita dalla selezione e visualizzazione dei trasformanti nelle cellule di zecca16. Questo metodo di trasformazione può essere adattato per introdurre vettori navetta o trasporre sistemi di mutagenesi in altre specie di Rickettsia per migliorare la comprensione delle interazioni rickettsia-ospite-vettore.
Lo sviluppo di strumenti nuovi ed efficaci per prevenire la trasmissione di VBD dipende da una solida conoscenza della biologia vettoriale e dell'interfaccia vettore-microbo. Gli articoli di questa raccolta di metodi descrivono in dettaglio una serie di tecniche di laboratorio per lo studio di zecche, zanzare e agenti patogeni e simbionti che ospitano, consentendo così molteplici percorsi di ricerca di base e applicata su questi argomenti. I progressi nella ricerca sui vettori faciliteranno la progettazione di soluzioni innovative per controllare la diffusione dei VBD.