Hier wordt een methode gepresenteerd om teken in vitro te voeden via een kunstmatig membraansysteem om gedeeltelijke of volledige stuwing van een verscheidenheid aan tekenlevensfasen mogelijk te maken.
Methodenartikel
Hier wordt een methode gepresenteerd om teken in vitro te voeden via een kunstmatig membraansysteem om gedeeltelijke of volledige stuwing van een verscheidenheid aan tekenlevensfasen mogelijk te maken.
Teken en de bijbehorende ziekten zijn een belangrijk onderwerp van studie vanwege hun volksgezondheid en veterinaire last. De voedingsbehoeften van teken tijdens zowel studie als opfok kunnen echter experimentele vragen of het vermogen van laboratoria om teken en hun bijbehorende pathogenen te onderzoeken, beperken. Een kunstmatig membraanvoedingssysteem kan deze problemen verminderen en nieuwe onderzoeksmogelijkheden openen die misschien niet mogelijk waren met traditionele diervoedersystemen. Deze studie beschrijft een kunstmatig membraanvoedingssysteem dat is verfijnd voor voedings- en stuwingssucces voor alle ixodes scapularis-levensfasen . Bovendien kan het kunstmatige membraanvoedingssysteem dat in deze studie wordt beschreven, worden aangepast voor gebruik met andere tekensoorten door eenvoudige verfijning van de gewenste membraandikte. De voordelen van een kunstmatig membraanvoedingssysteem worden gecompenseerd door de arbeidsintensiviteit van het systeem, de extra omgevingsfactoren die van invloed kunnen zijn op het voedingssucces en de noodzaak om de techniek voor elke nieuwe soort en levensfase van teken te verfijnen.
Door teken overgedragen ziekten hebben een sterke invloed op de gezondheid van mens en dier over de hele wereld en zijn verantwoordelijk voor meer dan tweederde van alle vectorgerelateerde ziekten in de VS van 2004 tot 20161. Bovendien is het aantal gevallen de afgelopen jaren toegenomen, waarbij meer mensen en vee worden getroffen door teken en de bijbehorende ziekten 2,3. Hoewel er waarschijnlijk tal van oorzaken zijn voor de stijgende trend in het aantal gevallen, is het veranderende klimaat een belangrijke factor 3,4. De voorspelde voortdurende toename van het aantal door teken overgedragen ziektegevallen onderstreept de noodzaak om nieuwe hulpmiddelen te ontwikkelen om de relaties tussen teken en de ziekteverwekkers die ze overbrengen te onderzoeken.
Het is bekend dat teken tijdens het voeden veranderingen in fysiologie en genexpressie ondergaan en dat deze veranderingen een rol spelen bij de overdracht van ziekteverwekkers 5,6. Het kan moeilijk zijn om studies uit te voeren die de effecten van volledige en gedeeltelijke voeding op de overdracht en verwerving van pathogenen onderzoeken met behulp van diermodellen, met name in situaties waarin knaagdiermodellen niet vatbaar zijn voor infectie door een bepaald pathogeen. Anaplasma phagocytophilum Variant-1 stam wordt bijvoorbeeld van nature overgedragen tussen Ixodes scapularis en herten, maar is niet in staat om muizen te infecteren, wat de tekeninfectie in het laboratorium bemoeilijkt7. Kunstmatige voedingssystemen kunnen ook worden toegepast om pathogenen zoals Borrelia burgdorferi te helpen bestuderen via het gebruik van transgene mutanten met gendeleties die transmissie of infectie remmen8. Het gebruik van een kunstmatig voedingssysteem helpt onderzoekers de rol van de genen te isoleren door infectie of overdracht alleen aan de kant van de teek toe te staan, waardoor elke gastheerrespons wordt geïsoleerd die dergelijke studies kan verstoren.
Evenzo kunnen sommige levensfasen van teken die betrokken zijn bij ziekte en overdracht van dieren mogelijk niet worden geïnduceerd om zich te voeden met gemeenschappelijke laboratoriummodelsoorten. Ixodes scapularis-vrouwtjes moeten bijvoorbeeld worden gevoed met grotere dieren, meestal konijnen9. Hoewel vaak toegankelijk voor laboratoriumexperimenten, overtreffen de administratieve en houderijvereisten voor het gebruik van konijnen die van kleine knaagdieren en kunnen ze voor sommige laboratoria onbetaalbaar zijn. Andere tekensoorten, met name die welke van veterinair belang zijn, moeten worden gevoederd met runderen of andere grote dieren die in de meeste laboratoria niet praktisch te gebruiken zijn. In vitro voeding en infectiemethoden, zoals kunstmatige membraanvoeding, bieden alternatieven voor het gebruik van grote of exotische gastheerdieren.
Bovendien maakt het gebruik van een kunstmatig voersysteem bepaalde analyses mogelijk die mogelijk niet mogelijk zijn met traditionele diervoedingsmethoden. Een voorbeeld hiervan is dat, door de bloedbron van het voedingsmechanisme te scheiden, onderzoek van de rol die het bloed van verschillende gastheren kan hebben in B. burgdorferi-transmissie mogelijk wordt10. Dit onderzoek van gastheerbloed en de rol die bloed zelf speelt in afwezigheid van de immuunrespons van de gastheer is een belangrijke factor bij het kunnen begrijpen van pathogeentransmissiecycli en een die kunstmatige voedingssystemen kunnen helpen beantwoorden11. Het wordt ook mogelijk om de exacte transmissieaantallen van een pathogeen tijdens een feed te kwantificeren in plaats van alleen het overdrachtssucces en de vestiging in een gastheer 8,12 te onderzoeken.
Sommige van de eerste kunstmatige voedingsmembranen gemaakt voor harde teken werden gemaakt van dierenhuiden of van dieren afgeleide membranen in de jaren 1950 en 196013,14. Vanwege de biologische aard van deze membranen waren er problemen met zowel de productie van nieuwe membranen als de houdbaarheid. In de jaren 1990 werden volledig kunstmatige membranen ontwikkeld die gebruik maakten van een backing van gaas, papier of stof met siliconenimpregnatie15,16. Siliconen waren ideaal omdat de fysieke eigenschappen de rekbaarheid en lichte kleverigheid van de huid nabootsen, samen met de bio-inherente aard. Voortbouwend hierop beschreven Krober en Guerin, op wiens werk deze techniek was gebaseerd, een met siliconen geïmpregneerde rayonmembraanvoedingstechniek voor de kunstmatige voeding van I. ricinus17.
Verfijning van de methoden voor I. scapularis, een nauw verwante soort, heeft geleid tot opmerkelijke verschillen in de hardheid van siliconen die worden gebruikt bij membraanimpregnatie, het recept voor membraanproductie, afmetingen van de kamer en het aanhechtingsstimulerend middel. Hoewel de verfijningen die in deze studie zijn gerapporteerd, hebben geresulteerd in vergelijkbare membraankenmerken als die gerapporteerd door Andrade et al., die ook een op siliconen gebaseerd membraan op basis van Krober en Guerin ontwikkelden voor gebruik in I. scapularis, is er een verschil in de siliconenimpregnatiestappen, wat de flexibiliteit biedt om dit protocol te gebruiken voor onrijpe levensfasen van I. scapulularis15, 18. Deze studie beschrijft ook toevoegingen en technische wijzigingen op basis van herhaald gebruik van deze methode, best practices die resulteren in een succesvolle feed en het oplossen van problemen die zich kunnen voordoen. Deze methode is gebruikt om alle actieve levensfasen te voeden, teken te infecteren met pathogene bacteriën en teken bloot te stellen aan meerdere doseringen antibiotica 19,20. Hoewel de getoonde kunstmatige membraanvoedingsmethode voor I. scapularis is, is deze methode gemakkelijk aan te passen aan andere soorten teken met kleine wijzigingen in de membraandikte.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Het voorbereiden van de tekenmembraankamer
2. De tekenfeed instellen
3. Het onderhouden van de voedende teken door het bloed elke 12 uur te vervangen
4. Antischimmelbehandeling
OPMERKING: Voer alleen uit wanneer schimmelgroei op het membraan wordt gezien. Schimmel zal zich waarschijnlijk vormen aan de bloedkant van het membraan als de voeding van voldoende duur is. De eerste indicatie van schimmelbesmetting is kleine (1-3 mm) vlokken van gecoaguleerd bloed zichtbaar op het membraan. Wanneer schimmelbesmetting wordt opgemerkt, kunnen antischimmelbehandelingen de duur van het experiment verlengen en het stuwingssucces verbeteren.
5. Losgemaakte membranen opnieuw hechten met cyanoacrylaatlijm
OPMERKING: Voer alleen uit wanneer membraanloslating wordt opgemerkt.
6. Phagostimulant maken
OPMERKING: Voer uit aan het einde van een feed of voordat een membraanfeed is gestart.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een succesvolle voeding hangt af van het feit of een gedeeltelijke of volledige stuwing gewenst is. Succesvol gevoede I. scapularis worden een tint gunmetal grijs voor volwassenen en maken zich zelfstandig los van het membraan. Als ze echter ten minste erwtengroot zijn, kunnen ze bij het afronden van de voeding van het membraan worden losgemaakt. Voor onvolwassen stadia van I. scapularis varieert de grootte voor volledig gezwollen teken, en omdat ze, in tegenstelling tot volwassenen, geen kleurveranderi...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Kunstmatige membraanvoeding van teken biedt een nuttig hulpmiddel voor een verscheidenheid aan experimentele procedures, maar zal waarschijnlijk niet voor alle toepassingen het voeren van dieren vervangen. Het onderhouden van grote kolonies teken in alle levensfasen zonder diervoeding is over het algemeen onhoudbaar. In plaats daarvan is het kunstmatige voedingssysteem waardevol voor andere doeleinden, zoals het infecteren van teken met pathogenen die niet worden ondersteund door modelgastheersers, het evalueren van de e...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 00-10 Hardness Silicone | Smooth-On | Ecoflex 00-10 | Trial size van Smooth-On Store |
| 00-50 Hardness Silicone | Smooth-On | Ecoflex 00-50 | Trial size van Smooth-On Store |
| 30 Hardness Silicone | Smooth-On | Mold Star 30 | Trial size van Smooth-On Store |
| 6-well cell culture plates | Corning Incorporated | 3516 | |
| Adenosine triphosphate (ATP) | Millipore Sigma | A1852-1VL | Gebazigd om een waterige oplossing van 3 mM ATP te maken die is gefilterd gesteriliseerd via 0,2 micrometer filter |
| Bovine blood | HemoStat | DBB500 | Mechaans gedefibrinerend; 500 mL is meestal voldoende voor één experiment |
| Clingwrap | Fisherbrand | 22-305654 | |
| Filter Paper | Fisherbrand | 09-790-2C | Autoclave en laat afkoelen voor gebruik. Kan ook fijne kwaliteit gebruiken in plaats van medium |
| Fluon (aqueous polytetrafluoroethylene) | Bioquip | 2871 | Beschikbaar bij andere bronnen zoals https://canada-ant-colony.com/products/fluon-ptfe-10ml |
| Glucose | Millipore Sigma | G8270-100G | |
| Hexane | Millipore Sigma | 139386-100ML | |
| Lens paper | Fisherbrand | 11-995 | 100% rayon |
| Nystatin | Gold Biotechnology | N-750-10 | |
| Parafilm | Fisherbrand | S37440 | |
| Penicillin/streptomycin/fungizone | Gibco | 15240-096 | Of equivalent generiek met concentratie als volgt (10.000 eenheden/mL van penicilline, 10.000 µg/mL van streptomycine en 25 µg/mL van Amfotericine B) |
| Phagostimulant | Made in House | Verzameld uit eerdere tekenvoedingen | |
| Polycarbonate Pipe | McMaster-Carr | 8585K204 | Snijden tot 45 mm lengte, 1,25 inch buitendiameter, 1 inch binnendiameter. Snijden vereist een verslijtage slijpschijf. |
| Rubber O-rings | McMaster-Carr | 9452K38 | 5 mm dik, 1,25 inch binnendiameter |
| Soft touch forceps | VWR | 470315-238 | |
| Super glue | cyanoacrylaatlijm | ||
| Unryu paper | Art supply stores | mulberry fiber 10 g/m2. Gekocht bij Wet Paint art supply store, St. Paul, MN, USA |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen