Bal arıları (Apis mellifera) modern küresel tarım alanında kritik bir rol oynamaktadır, ancak şu anda pestisit maruziyeti, zayıf yem, parazitler ve patojenler dahil olmak üzere biyotik ve abiyotik stresörlerin bir kombinasyonundan muzdariptir 1,2. Endişe verici en önemli patojenlerden biri, birçoğu büyük bal arısı stresörlerinden biri olan parazitik Varroa akarı (Varroa yıkıcı) tarafından vektörleştirilen virüslerdir. Bu virüsler, bal arılarında azalmış yavru sağkalımı, gelişimsel kusurlar ve felç dahil olmak üzere bir dizi olumsuz etkiye neden olabilir ve bu da kışlama dönemlerinden önce ve sonra toplam kovan çöküşüne yol açabilir 3,4,5. Virüs enfeksiyonu ile mücadelede kullanılan teknolojilerin geliştirilmesinde umut verici ilerlemeler olmasına rağmen 6,7,8,9, birçok virüsün bir bal arısı veya kolonisi içinde yayıldığı, yayıldığı ve etkileşime girdiği dinamikler hala tam olarak anlaşılamamıştır 5,10 . Bal arısı ve virüs etkileşimlerinin temel biyolojisini ve diğer çevresel faktörlerle ilişkilerini anlamak, etkili virüs yönetimi teknikleri geliştirmek için kritik öneme sahiptir.
Bununla birlikte, bal arısı-virüs etkileşimlerini incelemek, süreci zorlaştıran çok sayıda bilinen ve bilinmeyen faktörle ilgili zorluklar ortaya koymaktadır. Bunlar diyet 11,12, pestisit maruziyeti 13 ve arı genetik arka planı14,15 ile etkileşimleri içerir. Sadece virüs enfeksiyonuna odaklanıldığında bile, komplikasyonlar yaygındır, çünkü hem yönetilen hem de vahşi bal arısı popülasyonları, genellikle akut semptomlar göstermeden 16,17 ve virüs koenfeksiyonunun etkileri iyi anlaşılmamıştır18. Bu, bal arısı virüsü etkilerinin incelenmesini çözülmeyi zorlaştırmıştır.
Birçok bal arısı virüsü çalışması, arka plan enfeksiyonlarının diğer tedavilerle nasıl değiştiğini gözlemleyerek, diğer stresörlerle etkileşimleri aramak için durumsal virüs enfeksiyonlarını kullanmıştır 12,19,20,21. Bu yaklaşım, özellikle pestisit veya diyet tedavilerinin virüs seviyelerini ve replikasyonunu nasıl etkilediğini keşfetmede önemli etkileri belirlemede başarılı olsa da, bilinen içerik ve konsantrasyonun bir virüs tedavisi ile aşılama, virüs enfeksiyon dinamiklerinin deneysel olarak test edilmesi için kritik öneme sahiptir. Yine de, deneysel tedaviyi arka plan enfeksiyonundan ayırmak da zorluklar doğurabilir. Saha çalışmalarında, araştırmacılar bal arılarından bombus arılarına virüs bulaşması için kanıt sağlamak için deforme olmuş kanat virüsü (DWV) suşlarını farklılaştırdılar22, ancak bu yaklaşımı kullanmak yalnızca bal arıları içinde zor olacaktır. Virüs enfeksiyöz klonları, sadece enfeksiyonu izlemek için değil 23,24,25 değil, bal arısı virüslerinin ters genetik çalışmaları ve virüs-konakçı etkileşim araştırması 26,27,28 için de güçlü bir araçtır. Bununla birlikte, çoğu durumda, parçacıklar üretmek için hücrelerin içindeki enfeksiyon döngüsünü yerine getirmek için bulaşıcı klonlara hala ihtiyaç vardır. Bu tür parçacıklar deneysel tedaviler için inoküla olarak tercih edilir, çünkü enfektiviteleri çıplak viral RNA'dan daha yüksektir ve kapsüllenmiş genomlarla aşılama doğal bir enfeksiyonu taklit eder.
Saf, kirlenmemiş bal arısı virüsü inocula'nın (vahşi tip virüs suşları veya bulaşıcı klonlardan türetilenler) üretimi de zorluklar doğurmaktadır. Bunlar temel olarak, saf suş virüsleri üretmek için güvenilir, sürekli çoğalan, virüssüz bir bal arısı hücre hattı elde etmedeki zorluklardan kaynaklanmaktadır29,30. Bazı hücre hatları üretilirken, bu sistemler kusurlu kalır; Yine de, virüs üretiminin ve araştırmasının daha iyi kontrol edilmesini sağlayacak uygulanabilir bir hücre hattının29 üretilebileceği umudu var. Böyle bir hat yaygın olarak kullanılabilir hale gelene kadar, çoğu virüs üretim protokolü in vivo virüs üretimi ve saflaştırma18,31,32,33,34 kullanımına güvenmeye devam edecektir. Bu yaklaşımlar, ilgilenilen virüs parçacıklarını tanımlamayı ve saflaştırmayı (veya bulaşıcı bir klon üretmeyi) ve bunları genellikle pupa olarak bal arılarını enfekte etmek için kullanmayı içerir. Pupa hedef virüs ile enjekte edilir ve daha sonra kurban edilir ve daha fazla parçacık ekstrakte edilir ve saflaştırılır. Bununla birlikte, başlangıçta hiçbir arı virüssüz olmadığından, bu tür bir konsantredeki diğer virüslerin izlerinden her zaman bir dereceye kadar kontaminasyon vardır ve bu nedenle, arka plan enfeksiyonları olasılığı düşük olan arıların seçiminde büyük özen gösterilmelidir. Ayrıca, bu protokollerde kullanılmak üzere pupaları tarak hücrelerinden çıkarma yöntemleri33 çok emek yoğundur ve arılarda strese neden olabilir, bu sayede üretimi sınırlayabilir 18,32. Burada, larvaların az emek ve arılar üzerinde daha az mekanik stres ile büyük ölçekli olarak uzaklaştırılmasını sağlayan alternatif bir yöntem sunuyoruz.
Pupa elde edildikten ve başlangıç virüsü inokulumu ile enjekte edildikten sonra, virüsün çoğalmasını sağlamak için inkübe edilmeleri gerekir. Daha sonra, üretilen virüs parçacıkları, deneysel arıları enfekte etmek için kullanılabilecek bir formda işlenebilir. Bunu başarmak için, bir enfeksiyon kaynağı olarak ham homojenat35,36 veya viral olarak enfekte arılardan üretilen hemolenf kullanmak da dahil olmak üzere birkaç basit yöntem vardır37. Bu yöntemler etkilidir, ancak arka plan substratından bilinmeyen değişkenleri (örneğin, ölü arı homojenatlarındaki diğer faktörler) sokma şansı daha yüksektir. Ek olarak, bir deney kısa sürede büyük, bilinen bir virüs dozu vermeyi gerektiriyorsa, parçacıkların konsantre edilmesi arzu edilir. Bu nedenle, daha iyi kontrol için, virüs parçacıklarının bir miktar saflaştırılmasına ve konsantrasyonuna izin veren yöntemlerin kullanılması tercih edilir. Genel olarak, bir dizi yağış ve santrifüjleme adımı, neredeyse tüm olası hedef dışı virüs materyalinin çıkarılmasıyla sonuçlanacaktır33.
Bu konsantre inokulumu ürettikten sonra, viral titreleri (qPCR) ölçmek ve canlılığını ve mortaliteye neden olma yeteneğini test etmek ve enfeksiyondan sonra artan virüs titrelerinin elde edildiğini doğrulamak için in vivo biyotahlillerle karakterize etmek faydalıdır. Bu, enjeksiyon deneyleri (pupa veya yetişkinlere) veya beslenme deneyleri (larvalara veya yetişkinlere) yoluyla elde edilebilir. Tüm bu yaklaşımlar mümkün olsa da, bir kafeste yetişkin arı gruplarına beslenme genellikle en hızlı ve en basit olanıdır. Kafes testi yöntemi, pestisit toksisitesi38, yumurtalık gelişimi39 ve davranış üzerindeki beslenme etkisi 40,41 dahil olmak üzere arılar üzerindeki çeşitli diğer tedavileri test etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu nedenle, virüs enfeksiyonunu diğer faktörlerle ilişkilendiren deneyler için iyi bir temel oluşturabilir42.
Burada, arılar üzerindeki emeği ve mekanik stresi azaltan pupaları çıkarmak için bir yöntem ve viral enfeksiyon ve etkileri test etmek için oldukça tekrarlanabilir, yüksek verimli bir biyotahlil de dahil olmak üzere, pahalı bir ultrasantrifüj kullanmadan büyük miktarlarda yarı saf, yüksek oranda zenginleştirilmiş virüs parçacıkları üretmek için güvenilir bir yöntem açıklıyoruz. Viral inokulusun saflığını sıkı bir şekilde kontrol ederek, araştırmacılar bal arısı viral yanıtındaki varyasyonu diğer viral aşılama yöntemlerine göre azaltabilirler. Ayrıca, biyotahlil, viral etkileri, yönetilmesi çok daha emek yoğun olan alan gerçekçi ayarlara ölçeklendirmeden önce, yüksek oranda tekrarlanabilir deneysel birimler kullanarak küçük gruplar düzeyinde tarayabilir. Kombinasyon halinde, bu iki yöntem, bal arısı-virüsü fizyolojik etkileşimleri hakkındaki genel anlayışımızı geliştirmeye yardımcı olabilecek çalışmalar için gerekli araçları sağlar.