Kene yapay zar besleme sistemleri, kene araştırmaları için son derece etkili araçlardır ve birçok araştırma laboratuvarında canlı hayvan beslemesine alternatif olarak yaygın olarakkullanılmaktadır 28,29. Bu sistemlerin temel değeri, patojenler, akarisitler, kene kaynaklı bileşikler ve diğer modülatör moleküller dahil olmak üzere kan yemeği yoluyla çeşitli ajanları teslim edebilme veya geri kazanabilmekapasiteleridir 22,23,25,27. Yapay membran besleme sistemlerinin optimizasyonu, sürdürülebilir kene koloni yetiştiriciliğinin gelişimini kolaylaştırabilir ve böylece canlı hayvanlara olan bağımlılığı azaltabilir.
Bu protokolde belirtilen in vitro kene besleme sistemi, yetişkin Amblyomma americanum ve Ixodes scapularis ile özellikle başarılı olmuştur. Kene beslenme başarı oranları, kenelerin beslenmeyi başarıyla tamamlayıp tam dolup taşan oranı olarak tanımlanır. Ancak, kısmen beslenen keneler (genellikle beslenme başlangıcından 3–4 gün sonra), kene biyolojisi veya fizyolojisini inceleyen çoğu kene araştırma laboratuvarı için spesifik deneysel hipotezleri ele almak için yeterli olur. Bu yapay zar besleme sistemi protokolünde ve alfa-Gal (αGal) projesindeki özel araştırma hedeflerini ele almak için, "kene besleme hızı" terimleri kısmen beslenen kenelerin edinilmesini (2–5 gün besleme) ve "kene besleme başarısı" terimleri A. americanum'da tam şişmeyi ifade etmek için kullanılmıştır. En yüksek beslenme oranları A. americanum dişilerinde (%87,6) olup, ardından A. americanum erkekleri (%86,3), A. maculatum dişileri (%68,2), A. maculatum erkekleri (%76,6), I. scapularis dişileri (%65,2) ve R. sanguineus dişileri (%56,6) geldi; A. americanum beslenme başarı oranı ise %42,8 oldu (Tablo 1). Kısmen beslenen dişi A. americanum, besleme günlerine göre 4 kategoriye (beslenme aşamaları) ayrılarak sınıflandırılmıştır; önceki yayınlardanşu şekilde değiştirilmiştir: 21: (1) beslenmesiz, (2) 2–3 gün kısmen beslenmiş, (3) 4–5 gün kısmen beslenmiş ve (4) şişmiş (Şekil 5). Şişmiş beslenme aşaması, hızlı şişme aşamasının başında keneleri (ağırlıkları 48,9 mg ile 109 mg arasında değişiyor) ve tamamen şişmiş keneleri (ağırlıkları 272,7 mg ile 348,7 mg arasında değişiyor) içeriyordu (Şekil 5). Bu yapay zar kene besleme sistemi, aynı araştırma grubu ve işbirlikçileri içinde kısmen beslenen kenelerin sığır kanıyla üretilmesine olanak tanıyarak birçok çalışmanın yapılmasına olanak sağlamıştır; bu keneler daha sonra fareleri enfekte etmek ve kene ısırığı kaynaklı kırmızı et alerjisi olan alfa-gal sendromunun (AGS) iletim hipotezini test etmek için kullanılmıştır; ayrıca bir N-glikozikçalışması için 11,21, 37. Bireysel kurulumun kolaylığı, farklı kan kaynaklarının kullanılmasını mümkün kılmıştır ve şeffaf kapak ile odanın minimum yüksekliği, beslenme döneminde kenelerin stereomikroskop altında yeterli çalışma mesafesi ile görselleştirilmesini kolaylaştırmıştır.
Son zamanlarda elde edilen nemlik değişiklikleri (su banyosu, %90 RH, kuru banyo, %63 ± %2 RH), sıcaklık (37 °C'den 35 °C'ye ve tekrar 37 °C'ye döndü) ve membran kalınlığında (Tablo 1) yapılan değişiklikler, birden fazla kene türünün başarılı beslenmesini mümkün kıldı. Sıcaklık ve göreli nem (RH) in vitro kene beslenmesini kontrol etmek için önemli değişkenler olsa da, zar kalınlığı ve gücü, farklı kene türleri arasında başarılı beslenme için kritikfaktörlerdir 33,38. Kısa ağız parçalarına sahip kenelerin, örneğin Rhipicephalus sanguineus ve Dermacentor variabilis'in, uzun ağızparçalarına sahip kenelere (örneğin Amblyomma türleri ve Ixodes türleri) göre daha ince zarlara ihtiyaç duyacağı göz önünde bulundurulmalıdır. En yüksek kene beslenme oranları Amblyomma americanum ve A. maculatum'da, membran kalınlığı 100–200 μm arasında gerçekleşti; Rhipicephalus sanguineus 70–100 μm kalınlığında; Ixodes scapularis <150 μm kalınlıkta, Dermacentor variabilis <150 μm kalınlıkta (Tablo 1). Yapay zar kene beslemesinde dikkat edilmesi gereken önemli bir faktör, beslenme oranlarındaki dalgalanmaların hâlâ yaşanmasıdır. Bu sistemde, sıcaklıkta hafif bir değişim, yani birkaç gün sonra 37 °C'den 35 °C'ye ve tekrar 37 °C'ye dönmesi, genellikle kenelerin beslenme oranlarını artırır veya geri getirir. Ayrıca, kuru banyodan su banyosuna geçiş Amblyomma türleri ve Ixodes scapularis için benzer sonuçlar verir; ancak bu etki kuru banyolarda %63 ± %2 RH ile daha etkili beslenen Rhipicephalus sanguineus için gözlemlenmemiştir.
Ueti, M. ve ark. (USDA-ARS) tarafından geliştirilen beş bölümlü sürekli akış sisteminden uyarlanan ve daha sonra Yamasaki, Y. ve ark. tarafından ek kene türleri için modifiye edilenler gibi diğer yapay kene besleme sistemleri yüksek verimlilik göstermiş ve sürekli yüksek kene beslenme başarıoranları sağlamıştır 27,40. Ancak, kısmen beslenen kenelerin diseksiyonu için sisteme sık erişim gerektiren çalışmalar, kene yuvasının tekrar tekrar açılıp kapanması zahmetli olabileceği için bu düzenlemeleri daha az uygun hale getirir. Bu protokolde tanımlanan 3D baskılı oda, manyetik kesin kilitli kapak ve bireysel Petri kaplarına sahiptir; bu da kene beslemesinin kolayca ele alınmasını ve görsel olarak incelenmesini sağlar; kurulumu rahatsız etmeden. Şeffaf kapak, görsel izlemeyi rahatsız etmeden sağlar ve gömülü mıknatıslar aracılığıyla odaya güvenli şekilde bağlanır; örneğin Kröber ve Guerin22,29'un orijinal tasarımıyla optimize edilmiş kene besleme sistemlerinin aksine; bireysel görselleştirme, besleme odası kandan çıkarılmadan mümkün değildir; çünkü tüm beslenme üniteleri tek bir plakada entegre edilmiştir ve kenelerin kaçmasını önlemeye yönelik yöntemler kullanılır görselleştirmeye izin vermeyin. Ayrıca, bu in vitro kene besleme sistemi daha da geliştirilerek daha küçük, bölgeye özgü kan hacimleri elde edilebilir. Örneğin, dişi keneler belirli beslenme noktalarına tutunduktan sonra, alt Petri kabı, tutunma alanının hemen altında 100 μL'den az kan içeren 100 μL PCR tüpünün üst kısmı gibi minyatür rezervuarlarla değiştirilebilir (Ek Şekil 1). Bu düşük hacimli beslenme yaklaşımı, patojen edinimi ve iletimi üzerine ayrıntılı çalışmaların yanı sıra kene toksikanları ve konak kaynaklı antikorların etkilerinin araştırılmasına olanak sağlayacak. Bu protokolün, çeşitli yetişkin kene türlerinden kısmen beslenmiş kene elde etmede başarılı olduğu gösterilmiştir. Bu çalışma amacıyla, yumurta bırakma ve tam şişme oranları bu protokolde değerlendirilmemiştir; ancak, ön gözlemlere dayanarak Amblyomma americanum ve Ixodes scapularis ile gerçekleştirilebilecek kene nesli elde etmek amacıyla daha fazla optimizasyon yapılmaktadır. Bu sistemin belki de en yenilikçi özelliği, küçük ölçekli deneysel manipülasyonlar için esnekliğidir; bu da tedavilerin ve çevresel koşulların kontrollü çeşitliliğini sağlarken, aynı zamanda koloni yetiştirme uygulamalarını destekler.
In vitro kene beslemesi, kene biyolojisi, fizyolojisi ve vektör yetkinliği üzerine çalışan araştırmacılar için değerli bir araçtır. Ancak, yapay zar kene beslemesi zaman alan ve emek gerektiren bir iştir. Bu protokol, 3D baskılı bir oda ve güvenli kilitli sistem ile basit laboratuvarda hazırlanmış bir zar içerir; odalar basıldıktan ve zarlar hazırlandıktan sonra basit bir kurulum sunar ve uzun süreli kullanım imkanı sunar. Ayrıca, membran kalınlığını ayarlayarak sistem farklı kene türlerine etkili şekilde uyarlanabilir. Odanın boyutu ve zar kalınlığı dahil olmak üzere ek optimizasyonlar, çeşitli kene yaşam evrelerinde uygulanmasını mümkün kılabilir.