$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Choroby przenoszone przez wektory (VBD) to infekcje przenoszone na ludzi i inne zwierzęta przez ukąszenie zakażonego stawonogawektora 1. Wektory odpowiadają za 20% globalnych tropikalnych chorób zakaźnych i narażają 80% światowej populacji ludzkiej na ryzyko VBD2. Komary i kleszcze, które są obowiązkowymi stawonogami wysysającymi krew, są odpowiedzialne za znaczny wzrost obciążeń zdrowotnych i ekonomicznych na całym świecie ze względu na ich bezpośrednie zachowania żywieniowe i przenoszenie szerokiej gamy patogenów (pasożytów, bakterii lub wirusów)3. W związku z tym niniejszy zbiór metod ma na celu wprowadzenie szerokiego zakresu podstawowych i uzupełniających podejść do badania tych wektorów za pomocą różnych technik opartych na wszechstronnej wiedzy na temat biologii komarów i kleszczy. Badania nad podstawowymi aspektami komarów i kleszczy (in vitro i in vivo), mikroorganizmami przenoszonymi i przenoszonymi przez nie (interakcje między wektorami, symbiontami, patogenami i żywicielami kręgowców) oraz podejściami do kontroli wektorów są zawarte w tym zbiorze metod.
Przeżywalność wektorów stawonogów i ich zdolność do utrzymywania i przenoszenia patogenów są ściśle związane z temperaturą4. Haziqah-Rashid i in. przedstawiają prostą i tanią metodę określania preferencji temperaturowych komarów5. Ich aparatura składa się z połączonych komór o różnych temperaturach i pozwala komarom (i innym owadom latającym) swobodnie latać do preferowanego środowiska, umożliwiając w ten sposób określenie optymalnych temperatur owadów. Będzie to przydatne do określenia wpływu różnych manipulacji, takich jak zakażenie patogenem, dieta lub obecność endosymbiontów, na preferencje temperaturowe owadów, a także do zdefiniowania parametrów do wykorzystania w badaniach modelowych oceniających przydatność klimatyczną regionów do osiedlenia się wektorów choroby.
Jednym z inwazyjnych komarów, który według prognoz skorzysta na ociepleniu klimatu i rozprzestrzenił się na całym świecie za pośrednictwem handlu międzynarodowego, jest azjatycki komar tygrysi, Aedes albopictus6. Jako wektor wielu wirusów, gatunek ten stanowi coraz większe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, a nowe metody zwalczania będą ważne w walce z tym komarem. W swoim artykule Liang i in. opisują preparat nowego środka owadobójczego pochodzenia roślinnego, który wykazuje wysoką skuteczność przeciwko larwom A. albopictus, nie wykazując jednocześnie szkodliwego wpływu na ryby, co sugeruje niską toksyczność środowiskową7. Chociaż dopiero na wczesnym etapie badań, ten botaniczny środek owadobójczy jest obiecującym kandydatem do zwalczania komarów i może okazać się skuteczny przeciwko innym ważnym gatunkom komarów.
Przenoszony przez matkę endosymbiont Wolbachia okazał się obiecujący w zwalczaniu wirusa dengi w polowych populacjach komarów, wykazując tym samym potencjał do wykorzystania w tłumieniu gorączki denga 8,9. Jednak mechanizmy powodujące to zjawisko są słabo scharakteryzowane, dlatego konieczne jest lepsze zrozumienie interakcji komar-endosymbiont-wirus. Aby zapewnić narzędzia do badania tych interakcji, Chen i in. opisują zestaw komplementarnych metod opartych na kwasach nukleinowych i przeciwciałach do wykrywania i oznaczania ilościowego Wolbachia w komórkach komarów, które można również zastosować do różnych owadów będących nosicielami Wolbachii 10.
Nadzór nad wirusami przenoszonymi przez komary jest ważny dla wykrywania krążących wirusów, które mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla zdrowia, a nadzór ten może również prowadzić do odkrycia nowych wirusów chorobotwórczych lub specyficznych dla owadów. Huang i in. opisują opartą na hodowli komórkowej metodę izolacji i amplifikacji wirusów związanych z komarami z próbek komarówpobranych w terenie 11, po której można oczyścić, zidentyfikować i scharakteryzować wirusa.
Sukces patogenu przenoszonego przez stawonogi w inwazji, kolonizacji i przenoszeniu przez wektora zależy od jego zdolności do pokonywania różnych barier fizjologicznych, w tym tych w gruczołach ślinowych i jelicie środkowym. Wang i wsp. przedstawiają protokół oceny zdolności komarów do przenoszenia wirusów na wektory przy użyciu dwóch różnych metod infekcji12. Porównując rozprzestrzenianie się i przenoszenie wirusa dengi w Aedes aegypti po zakażeniu doustnym lub doklatkowym, protokół ten podkreśla wpływ, jaki gruczoły ślinowe i bariery jelita środkowego odgrywają w zmniejszaniu przenoszenia wirusa w obrębie komara, a tym samym w określaniu kompetencji wektora.
Badanie wektorów, takich jak kleszcze, w laboratorium może być trudne ze względu na ich długi cykl życiowy i konieczność odżywiania się wieloma różnymi zwierzętami gospodarzami. Protokół Khoo i in. szczegółowo opisuje konfigurację sztucznego karmnika membranowego, który może być używany do krótkoterminowej hodowli kleszczy w laboratorium bez użycia zwierząt i może być wykorzystany do badania wpływu różnych kontrolowanych zabiegów na biologię kleszczy, takich jak infekcja patogenami i przyjmowanie antybiotyków13. Chociaż metoda ta jest opisana w odniesieniu do karmienia wszystkich stadiów Ixodes scapularis, metoda ta może być również dostosowana do innych gatunków kleszczy i zastosowań.
Ślina kleszcza zawiera wiele efektorów, które odgrywają ważną rolę w modulacji immunologicznej gospodarza i zwiększaniu przenoszenia patogenów podczas żerowania kleszczy. MikroRNA, krótkie niekodujące sekwencje, które regulują ekspresję genów zarówno na granicy kleszcz-gospodarz, jak i w obrębie kleszcza, są jednym z takich efektorów, o których niewiele wiadomo. Metodę izolowania mikroRNA z kultur gruczołów ślinowych kleszczy i pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EV) przedstawili Leal-Galvan i wsp.14. Hodując gruczoły ślinowe ex vivo , autorzy byli w stanie znacznie zmniejszyć liczbę kleszczy wymaganych do produkcji i izolacji EV oraz byli w stanie wyodrębnić wysokiej jakości mikroRNA wystarczające do sekwencjonowania nowej generacji. Metoda ta ułatwia izolację i badanie EV kleszczy i powinna pogłębić naszą wiedzę na temat tych organelli w interakcjach kleszcz-gospodarz.
Badania funkcjonalne genów patogenów są kluczem do zrozumienia ich strategii przetrwania i adaptacji do kontrastujących środowisk gospodarza i wektora. Dużym postępem w badaniach nad wewnątrzkomórkowymi riketsjami było opracowanie plazmidowych wektorów wahadłowych do ekspresji genów będących przedmiotem zainteresowania15. Wang i wsp. opisują protokół elektroporacji oczyszczonej Rickettsia parkeri w celu transformacji za pomocą wektora wahadłowego, a następnie selekcji i wizualizacji transformantów w komórkach kleszczowych16. Ta metoda transformacji może być zaadaptowana do wprowadzenia wektorów wahadłowych lub systemów mutagenezy transpozazy do innych gatunków riketsji , aby lepiej zrozumieć interakcje riketsja-gospodarz-wektor.
Opracowanie nowatorskich i skutecznych narzędzi zapobiegających przenoszeniu VBD zależy od solidnej wiedzy na temat biologii wektorów i granicy faz wektor-mikroorganizm. Artykuły z tej kolekcji metod szczegółowo opisują szereg technik laboratoryjnych do badania kleszczy, komarów oraz patogenów i symbiontów, które są ich gospodarzami, umożliwiając w ten sposób wiele ścieżek badań podstawowych i stosowanych na te tematy. Postępy w badaniach wektorowych ułatwią projektowanie innowacyjnych rozwiązań w celu kontroli rozprzestrzeniania się VBD.