Den præsenterede protokol kan bestemme vektorkompetenceN for Aedes aegypti mygpopulationer for en given virus, såsom zika, i en indeslutningsindstilling.
De fremlagte procedurer beskriver en generel metode til at inficere Aedes aegypti myg med zikavirus under laboratorieforhold for at bestemme infektionsraten, formidlet infektion og potentiel overførsel af virus i den pågældende myggepopulation. Disse procedurer er bredt udnyttet med forskellige ændringer i vektor kompetence evalueringer globalt. De er vigtige for at bestemme den potentielle rolle, som en given myg (dvs. arter, population, individ) kan spille i transmissionen af et givet middel.
Vektor kompetence er defineret som evnen på niveau med arter, befolkning, og endda en individuel, af en given leddyr såsom en myg, kryds, eller phlebotomine sand flyve, at erhverve og overføre et middel biologisk med replikation eller udvikling i leddyr1,2. Med hensyn til myg og leddyrbårne vira (dvs. arbovirus) er midlet imbibed fra en viremisk vært af en kvindelig myg. Efter indtagelse skal virussen produktivt inficere en af en lille population af midgut epitelceller3, overvinde forskellige fysiologiske forhindringer som proteolytisk nedbrydning af fordøjelsesenzymer, tilstedeværelsen af mikrobiota (midgut infektionsbarriere eller MIB) og den uds sekitære pertrofisk matrix. Infektion af midgut epitel skal efterfølges af replikation af virus og eventuel flugt fra midgut ind i myggens åbne kredsløbssystem, eller hæmolymph, som repræsenterer starten af en formidlet infektion overvinde midgut flugt barriere (MEB). På dette tidspunkt virus kan etablere infektioner i sekundære væv (f.eks nerver, muskler, og fedt organer) og fortsætte med at replikere, selv om en sådan sekundær replikation kan ikke være strengt nødvendigt for virus til at inficere acinare celler i spytkirtlerne (overvinde spytkirtel infektion barriere). Udgang fra spytkirtlen acinar celler i deres apikale hulrum og derefter bevægelse ind i spytkanalen muliggør podning af virus i efterfølgende værter på bidende, og fuldfører transmission cyklus1,2,4,5,6,7.
I betragtning af denne velkarakteriseret og generelt bevarede mekanisme for spredning inden for en myg vektor, laboratorie vektor kompetence vurderinger er ofte metodisk ens, selv om forskelle i protokoller findes1,2. Generelt, efter oral virus eksponering, myg dissekeres, således at individuelle væv såsom midgut, ben, æggestokke, eller spytkirtler kan analyseres for virusinfektion, formidlet infektion, formidlet infektion / potentielle transovarial transmission, og formidles infektion / potentiel transmission kompetence, henholdsvis8. Den blotte tilstedeværelse af en virus i spytkirtlerne er imidlertid ikke endelige beviser for overførselsevne, da der er tegn på en spytkirteludgang / udgangsbarriere (SGEB) i nogle vektor / viruskombinationer1,2,4,5,7,9. Standardmetoden til at bevise transmissionskompetence forbliver myggeoverførsel til et modtageligt dyr10,11,12. Men i betragtning af, at for mange arbovirus dette nødvendiggør brugen af immunkompromitterede murin modeller13,14,15,16, denne metode er ofte omkostnings-uoverkommelige. Et almindeligt anvendt alternativ er indsamlingen af myg spyt, som kan analyseres ved omvendt transskription-polymerase kædereaktion (RT-PCR) eller en smitsom analyse for at påvise tilstedeværelsen af den virale genom eller infektiøse partikler, henholdsvis. Det er værd at bemærke, at sådanne in vitro spyt indsamling metoder kan overvurdere12 eller undervurdere17 mængden af virus deponeret under in vivo fodring, hvilket indikerer, at sådanne data skal fortolkes med forsigtighed. Ikke desto mindre er in vitro-metoden meget værdifuld, når den analyseres ud fra den blotte tilstedeværelse af virus i spyt, hvilket indikerer transmissionspotentiale.
To vigtige tilgange findes til bestemmelse af myg vektorer i arboviral sygdom udbrud. Den første metode involverer feltovervågning, hvor myg indsamles i forbindelse med aktiv transmission18,19,20,21,22,23,24. Men i betragtning af at infektionsraterne typisk er ret lave (f.eks. kan den anslåede infektionsrate på 0,061 % af myg i områder med aktiv zikavirus (ZIKV) i USA21), inkriminering af potentielle vektorarter være stærkt forudindtaget ved at fange metode25,26 og tilfældig tilfældighed (f.eks. prøveudtagning af en inficeret person ud af 1.600 ikke-inficerede)21 . Under hensyntagen til dette kan en given undersøgelse ikke erhverve tilstrækkelige myg i både rå tal eller artsdiversitet til nøjagtigt at prøve myg, der er involveret i transmission. I modsætning hertil foretages vektorkompetenceanalyser i laboratorieindstilling, hvilket giver mulighed for streng kontrol af parametre som oral dosis. Selv om disse laboratorievurderinger ikke fuldt ud er i stand til at repræsentere den sande kompleksitet af myggeinfektion og transmissionskapacitet i en feltindstilling, forbliver de stadig kraftfulde værktøjer inden for arbovirologi.
Baseret på forskellige vektorkompetenceanalyser med ZIKV i flere myggearter, populationer og metoder27,28,29,30,31,32samt en nylig gennemgang af vektorkompetencevurderinger1beskriver vi her flere af protokollerne forbundet med en typisk vektorkompetencearbejdsgang. I disse forsøg blev tre Ae. aegypti-populationer fra Amerika (byen Salvador, Brasilien, Den Dominikanske Republik og den nedre Rio Grande Valley, TX, USA) udsat for en enkelt stamme af ZIKV (Mex 1-7, GenBank Accession: KX247632.1) ved 4, 5 eller 6 log10 fokusdannende enheder (FFU)/mL doser i form af kunstige blodmel. Efterfølgende blev de analyseret for tegn på infektion, formidlet infektion og overførselskompetence efter forskellige tidspunkter med ekstrinsisk inkubation (2, 4, 7, 10 og 14 dage) ved hjælp af dissektion og en cellekulturbaseret infektiøs analyse. Selvom den nuværende arbejdsgang/protokoller er optimeret til ZIKV, kan mange elementer oversættes direkte til andre myggebårne arbovirus i leddyrs indeslutning og biosikkerhedsniveau 2 og 3 (ACL/BSL2 eller ACL/BSL3).
De metoder, der er beskrevet her, giver en generaliseret arbejdsgang til at udføre vektorkompetenceanalyser. Som en generel ramme bevares mange af disse metoder i hele litteraturen. Der er dog plads til ændringer (gennemgået i Azar og Weaver1). Virus (f.eks. viral afstamning, opbevaring af udfordringsvirus, viral passagehistorie), entomologi (f.eks. laboratoriekolonisering af mygpopulationer, medfødt immunitet, myggemikrobiomet/viromet) og eksperimentelle variabler (f.eks. blodmelssammensætni…
The authors have nothing to disclose.
Vi anerkender personalet i World Reference Center for Emerging Virus and Arboviruses (WRCEVA): Dr. Robert Tesh, Hilda Guzman, Dr. Kenneth Plante, Dr. Jessica Plante, Dionna Scharton og Divya Mirchandani, for deres utrættelige arbejde med kuratering og levering af mange af de virale stammer, der anvendes til vores og andre gruppers vektorkompetence eksperimenter. Det præsenterede arbejde blev finansieret af McLaughlin Fellowship Fund (SRA) og NIH giver AI120942 og AI121452.
3mL Standard Reservoir | R37P30 | Hemotek Ltd | Insectary Equipment |
7/32" Stainless Steel 440 Grade C Balls | 4RJH9 | Grainger | Grinding Media |
Acetone, Histological Grade, Fisher Chemicals, Poly Bottle, 4L, 4/Case | A16-P4 | FisherScientific | Fixative |
Adenosine 5'-triphospate disodium salt hydrat, microbial, BioReagent, suitable for cell culture | A6419-1G | MilliporeSigma | Reagent |
Anti-Flavivirus Group Antigen Antibody, clone D1-4G2-4-15 | MAB10216 | MilliporeSigma | Primary Antibody for focus forming assay |
Anti-Mouse IgG (H+L) Antibody, Human Serum Adsorbed and Peroxidase-Labeled, 1.0mL/Bottle | 5450-0011 | KPL/Seracare | Secondary Antibody for focus forming assay |
Bleach | NC0427256 | FisherScientific | Decontamination |
Corning, Cell Culture Treated Flasks, 150cm2, Vented Cap, Case of 50 | 10-126-34 | FisherScientific | Cell culture consumable |
Costar Cell Culture Plates, 24-well, 5/bag, 100/case, Corning | 07-200-740 | FisherScientific | Cell culture consumable |
Costar Cell Culture Plates, 96-well, 5/bag, 100/case, Corning | 07-200-91 | FisherScientific | Cell culture consumable |
Crystal Violet | C0775-100G | MilliporeSigma | Stain |
Eppendorf Snap Cap Microcentrifuge Safe-Lock 2mL Tubes, 500/Case | 05-402-7 | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon 15mL Conical Centrigue Tubes | 14-959-70C | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon 50mL Conical Centrigue Tubes | 14-959-49A | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon Disposable Polystyrene Serological 10mL Pipets, 200/Case | 13-675-20 | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon Disposable Polystyrene Serological 1mL Pipets, 1000/Case | 13-675-15B | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon Disposable Polystyrene Serological 25mL Pipets, 200/Case | 13-675-30 | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon Disposable Polystyrene Serological 5mL Pipets, 200/Case | 13-675-22 | FisherScientific | Plastic consumable |
Falcon Standard Tissue Culture Dishes | 08-772B | FisherScientific | Plastic consumable |
Fetal Bovine Serum-Premium, 500mL | S11150 | Atlanta Biologicals | Cell culture reagent |
Fisherbrand Economy Plain Glass Microscope Slides | 12-550-A3 | FisherScientific | Immobilization of Mosquitos |
FU1 Feeder | FU1-0 | Hemotek Ltd | Insectary Equipment; feeding units |
Gibco DPBS with Calcium and Magnesium, 10 x 500mL Bottles | 140-040-182 | FisherScientific | Cell culture reagent |
Gibco Fungizone, Amphotericin B, 250μg/mL, 50mL/Bottle | 15-290-026 | Fisher Scientific | Cell culture reagent |
Gibco Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL), 100mL/Bottle, 20 Bottles/Case | 15-140-163 | FisherScientific | Cell culture reagent |
Gibco, Tryptsin-EDTA (.25%), Phenol red, 20 x 100mL Bottles | 25-200-114 | FisherScientific | Cell culture reagent |
Gibcom DMEM, High Glucose, 10 x 500mL Bottles | 11-965-118 | FisherScientific | Cell culture reagent |
Human Blood, Unspecified Gender, Na-Citrate, 1 Unit | 7203706 | Lampire | Bloodmeal preparation |
InsectaVac Aspirator | 2809B | Bioquip | Insectary Equipment |
Methanol, Certified ACS, Fisher Chemicals, Amber Glass Bottle, 4L, 4/Case | A412-4 | FisherScientific | Fixative |
Methyl cellulose, viscosity: 3,500-5,600 cP, 2 % in water(20 °C), 250g/Bottle | M0512-250G | MilliporeSigma | Cell culture reagent |
Micro-chem Plus Disinfectant Detergent | C849T34 | Thomas Scientific | Decontamination; working dilution of dual quaternary ammonium |
Mineral Oil, BioReagent, for molecular biology | M5904-5X5ML | MilliporeSigma | Immobilization of Mosquitos |
O-rings | OR37-25 | Hemotek Ltd | Insectary Equipment |
Plastic Plugs | PP5-250 | Hemotek Ltd | Insectary Equipment |
PS6 Power Unit (110-120V) | PS6120 | Hemotek Ltd | Insectary Equipment; power source |
Rubis Forceps, Offset blades, superfine points | 4525 | Bioquip | Insectary Equipment |
Sarstedt Inc, 2mL Screw Cap Microtube, Conical Bottom, O-ring Cap, Sterile, 1000/Case | 50-809-242 | FisherScientific | Plastic consumable |
Sucrose, BioUltra, for molecular biology | 84097-250G | MilliporeSigma | Reagent |
ThermoScientific, ART Barrier Low Retention 1000μL Pipette Tips, 100 tips/Rack, 8 Racks/Pack, 4 Packs/Case | 21-402-487 | FisherScientific | Plastic consumable |
ThermoScientific, ART Barrier Low Retention 200μL Pipette Tips, 96 tips/Rack, 10 Racks/Pack, 5 Packs/Case | 21-402-486 | FisherScientific | Plastic consumable |
ThermoScientific, ART Barrier Low Retention 20μL Pipette Tips, 96 tips/Rack, 10 Racks/Pack, 5 Packs/Case | 21-402-484 | FisherScientific | Plastic consumable |
ThermoScientific, ART Barrier Low Retention, Extended Reach 10μL Pipette Tips, 96 tips/Rack, 10 Racks/Pack, 5 Packs/Case | 21-402-482 | FisherScientific | Plastic consumable |
TissueLyser II | 85300 | QIAGEN | Homogenization |
TrueBlue Peroxidase Substrate Kit, 200mL | 5510-0030 | Seracare | Developing solution for focus forming assay |
Vero | CCL-81 | American Type Culture Collection | Mammalian cell line to amplify virus and conduct infectious assay |
Vero C1008 [Vero 76, clone E6, Vero E6] | CRL-1586 | American Type Culture Collection | Mammalian cell line to amplify virus and conduct infectious assay |