Methodenartikel

Methoden voor het onderzoek van teken, muggen en hun overgedragen pathogenen: naar een beter begrip van de biologie van vectoren en interacties tussen geleedpotigen en microben

DOI:

10.3791/64986

⸱

3 maart 2023

 , 
1Department of Entomology, University of Minnesota

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

BESPREKTE ARTIKELEN:

Chen, L., Xiao, Q., Shi, M., Cheng, J., Wu, J. DetectingWolbachiastrain wAlbB inAedes albopictuscellijnen. Journal of Visualized Experiments. (184), e63662 (2022).

Haziqah-Rashid, A. et al. Bepaling van de temperatuurvoorkeur van muggen en andere ectothermen. Journal of Visualized Experiments. (187), e64356 (2022).

Huang, D. et al. Isolatie van muggen-geassocieerde virussen uit in het veld verzamelde muggen. Journal of Visualized Experiments. (186), e63852 (2022).

Khoo, B., Cull, B., Oliver, J. D. Kunstmatige membraanvoeding voor teken voor Ixodes scapularis. Journal of Visualized Experiments. 64553 (2022).

Leal-Galvan, B., Harvey, C., Thomas, D., Saelao, P., Oliva Chavez, A. S. Isolatie van microRNA's uit teken ex vivo speekselklierculturen en extracellulaire vezels. Journal of Visualized Experiments. (182), e63618 (2022).

Liang, Q. et al. Bestrijding vanAedes albopictusmuggenlarven metCarpesium abrotanoidesL. Journal of Visualized Experiments. (186), e63976 (2022).

Wang, F. et al. Experimentele virale infectie bij volwassen muggen door orale voeding en micro-injectie. Journal of Visualized Experiments. (185), e63830 (2022).

Wang, X. R., Burkhardt, N. Y., Price, L. D., Munderloh, U. G. Een elektroporatiemethode omRickettsiaspp. te transformeren met een fluorescerend eiwit-expresserende shuttle-vector in tekencellijnen. Journal of Visualized Experiments. (188), e64562 (2022).

Redactioneel

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vector-borne ziekten (VBD's) zijn infecties die worden overgedragen op mensen en andere dieren door de beet van een geïnfecteerde geleedpotige vector1. Vectoren zijn verantwoordelijk voor 20% van de globale tropische infectieziekten en brengen 80% van de wereldbevolking in gevaar voor VBD's2. Muggen en teken, die verplichte bloedzuigende geleedpotigen zijn, zijn verantwoordelijk voor aanzienlijke toenames in de publieke gezondheid en economische lasten wereldwijd vanwege hun directe voedingsgedrag en overdracht van een breed scala aan pathogenen (parasieten, bacteriën of virussen)3. Daarom is dit methodencollectie bedoeld om een breed scala aan essentiële en complementaire benaderingen te introduceren voor het bestuderen van deze vectoren door middel van een verscheidenheid aan technieken op basis van de uitgebreide kennis van de biologie van muggen en teken. Studies over de fundamentele aspecten van muggen en teken (in vitro en in vivo), de door hen overgedragen en door hen overgedragen micro-organismen (interacties tussen vectoren, symbionten, pathogenen en gewervelde gastheren) en vectorcontrole benaderingen zijn opgenomen in deze Method Collectie.

Het overleven van geleedpotige vectoren en hun vermogen om pathogenen te onderhouden en over te dragen, zijn nauw verbonden met temperatuur4. Haziqah-Rashid et al. presenteren een eenvoudige en goedkope methode voor het bepalen van de temperatuurvoorkeuren van muggen5. Hun apparaat bestaat uit verbonden kamers met verschillende temperaturen en laat muggen (en andere vliegende insecten) vrij vliegen naar hun favoriete omgeving, waardoor het mogelijk wordt om de optimale insectentemperaturen te bepalen. Dit zal nuttig zijn voor het bepalen van de effecten van een verscheidenheid aan manipulaties, zoals pathogene infectie, dieet of aanwezigheid van endosymbionten, op de temperatuurvoorkeuren van insecten, evenals voor het definiëren van de parameters voor gebruik in modelstudies die de klimatologische geschiktheid van regio's voor de vestiging van ziektevectoren beoordelen.

Een invasieve mug die voorspeld wordt te profiteren van een opwarmend klimaat en zich over de hele wereld heeft verspreid via internationale handel is de Aziatische tijgermug, Aedes albopictus6. Als vector van meerdere virussen vormt deze soort een groeiende bedreiging voor de menselijke gezondheid, en nieuwe bestrijdingsmethoden zullen belangrijk zijn in de strijd tegen deze mug. In hun artikel beschrijven Liang et al. de voorbereiding van een nieuw plantaardig afgeleid insecticide dat een hoge werkzaamheid vertoont tegen A. albopictus larven terwijl het geen schadelijke effecten op vissen vertoont, wat wijst op een lage omgevingstoxiciteit7. Hoewel het nog maar in een vroeg stadium van onderzoek is, is dit botanische insecticide een veelbelovende muggenbestrijdingskandidaat en kan het effectief zijn tegen andere belangrijke mugensoorten.

De door moeder op kind overgedragen endosymbiont Wolbachia heeft belofte getoond voor het bestrijden van het denguevirus in veldpopulaties van muggen, waardoor het potentieel voor inzet voor dengueonderdrukking wordt gedemonstreerd8,9. De mechanismen die dit fenomeen veroorzaken, zijn echter slecht gekarakteriseerd, en een beter begrip van de muggen-endosymbiont-virusinteracties is daarom vereist. Om gereedschappen te bieden voor de studie van deze interacties, beschrijven Chen et al. een reeks complementaire op nucleïnezuur gebaseerde en antilichaam-gebaseerde methoden voor de detectie en kwantificering van Wolbachia in muggencellen die ook kunnen worden toegepast op een verscheidenheid aan Wolbachia-harboring insecten10.

De surveillance van door muggen overgedragen virussen is belangrijk voor het detecteren van circulerende virussen die potentiële bedreigingen voor de gezondheid kunnen vormen, en deze surveillance kan ook leiden tot de ontdekking van nieuwe pathogene of insect-specifieke virussen. Huang et al. rapporteren een op celcultuur gebaseerde methode voor de isolatie en amplificatie van muggen-geassocieerde virussen uit in het veld verzamelde muggenmonsters11, die kan worden gevolgd door viruszuivering, identificatie en karakterisering.

Het succes van een door geleedpotigen overgedragen pathogeen bij het binnendringen, koloniseren en worden overgedragen door een vector hangt af van zijn vermogen om verschillende fysiologische barrières te overwinnen, inclusief die in de speekselklieren en darmen. Wang et al. presenteren een protocol voor het beoordelen van de vectorcompetentie van muggen voor virussen met behulp van twee verschillende infectiemethoden12. Door de verspreiding en overdracht van het denguevirus in Aedes aegypti na orale of intrathoracale infectie te vergelijken, benadrukt dit protocol de impact die de speekselklier- en darmbarrières hebben bij het verminderen van virusoverdracht binnen de mug en daarom het bepalen van de vectorcompetentie.

Het bestuderen van vectoren zoals teken in het laboratorium kan een uitdaging zijn vanwege hun lange levenscyclus en de vereiste voor voeding op meerdere verschillende gastheerdieren. Het protocol van Khoo et al. beschrijft de opstelling van een kunstmatige membraanvoeder die kan worden gebruikt voor kortdurende tekenkweek in het lab zonder het gebruik van dieren en kan worden gebruikt om het effect van verschillende gecontroleerde behandelingen op de tekenbiologie te bestuderen, zoals pathogeeninfectie en antibiotica-inname13. Hoewel deze methode wordt beschreven voor de voeding van alle stadia van Ixodes scapularis, kan de methode ook worden aangepast aan andere tekensoorten en toepassingen.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs erkennen genereuze financiering dankzij subsidies van de National Institutes of Health (NIH) (R01AI049424) en het Department of Defense, U.S. Army Medical Research and Materiel Command, Congressionally Directed Medical Research Programs aan Ulrike G. Munderloh.

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Shaw, W. R., Catteruccia, F. Vector biology meets disease control: Using basic research to fight vector-borne diseases. Nature Microbiology. 4 (1), 20-34 (2019).
  2. World Health Organization. Global vector control response 2017-2030. World Health Organization. , Geneva, Switzerland. (2017).
  3. Chala, B., Hamde, F. Emerging and re-emerging vector-borne infectious diseases and the challenges for control: A review. Frontiers in Public Health. 9, 715759(2021).
  4. Lahondere, C., Bonizzoni, M. Thermal biology of invasive Aedes mosquitoes in the context of climate change. Current Opinion in Insect Science. 51, 100920(2022).
  5. Haziqah-Rashid, A., et al. Determining temperature preference of mosquitoes and other ectotherms. Journal of Visualized Experiments. (187), e64356(2022).
  6. Medlock, J. M., et al. An entomological review of invasive mosquitoes in Europe. Bulletin of Entomological Research. 105 (6), 637-663 (2015).
  7. Liang, Q., et al. Control of Aedes albopictus larvae with abrotanoides L. Journal of Visualized Experiments. (186), e63976(2022).
  8. Walker, T., et al. The wMel Wolbachia strain blocks dengue and invades caged Aedes aegypti populations. Nature. 476 (7361), 450-453 (2011).
  9. Hoffman, A. A., et al. Successful establishment of Wolbachia in Aedes populations to suppress dengue transmission. Nature. 476 (7361), 454-457 (2011).
  10. Chen, L., Xiao, Q., Shi, M., Cheng, J., Wu, J. Detecting wAlbB in albopictus lines. Journal of Visualized Experiments. (184), e63662(2022).
  11. Huang, D., et al. Mosquito-associated virus isolation from field-collected mosquitoes. Journal of Visualized Experiments. (186), e63852(2022).
  12. Wang, F., et al. Experimental viral infection in adult mosquitoes by oral feeding and microinjection. Journal of Visualized Experiments. (185), e63830(2022).
  13. Khoo, B., Cull, B., Oliver, J. D. Tick artificial membrane feeding for Ixodes scapularis. Journal of Visualized Experiments. e64553, (2022).
  14. Leal-Galvan, B., Harvey, C., Thomas, D., Saelao, P., Oliva Chavez, A. S. Isolation of microRNAs from tick vivo gland cultures and extracellular vesicles. Journal of Visualized Experiments. (182), e63618(2022).
  15. Burkhardt, N. Y., et al. Development of shuttle vectors for transformation of diverse Rickettsia species. PLoS One. 6 (12), 29511(2011).
  16. Wang, X. R., Burkhardt, N. Y., Price, L. D., Munderloh, U. G. An electroporation method to transform with a fluorescent protein-expressing shuttle vector in tick cell lines. Journal of Visualized Experiments. (188), e64562(2022).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Vector BiologyTicksMosquitoesPathogensWolbachiaAedes AlbopictusTemperature PreferenceVirus IsolationIxodes ScapularisMicroRNAsSaliva Gland CulturesCarpesium AbrotanoidesViral InfectionElectroporationRickettsia

Gerelateerde artikelen