培养微孢子寄生虫Edhazardia aedis的规程。寄生虫从一代伊蚊通过幼虫阶段的水平转移传递到下一代,随后在成人阶段垂直传播。活的精子在受感染的卵子中长期存活。
Edhazardia aedis是伊蚊的微孢子寄生虫,伊蚊是一种传播多种病毒的病媒,每年导致数百万例疾病病例。E. aedis导致蚊媒的死亡和繁殖能力下降,并已被探索其作为生物控制剂的潜力。我们为培养E.aedis而呈现的协议基于其自然感染周期,它涉及蚊子宿主不同生命阶段的水平和垂直传播。ae. aegypti蚊子在幼虫阶段暴露在孢子中。这些受感染的幼虫然后成熟成成人,并将寄生虫垂直传至后代。然后,受感染的后代被用作孢子的来源,用于未来的水平传播。鉴于寄生虫的生命周期的复杂性,培养E.aedis对未启动者可能具有挑战性,该协议提供了详细的指导和视觉辅助工具,用于澄清。
伊蚊是多种病毒(如登革热、寨卡、黄热病)的蚊媒,估计每年可导致数亿例疾病病例,12人死亡3万多人。这些病原体引起的疾病的治疗仅限于支持性护理,而且未来3日可能会出现更多的病毒。因此,控制蚊媒是首要的,因为它有效地防止了当前和新出现的病原体的传播。传统上,病媒控制战略主要使用化学杀虫剂,但对许多常用杀虫剂的抗药性推动了对病媒控制新方法的需求。一个潜在的代理,已被探索的生物控制性质对艾吉普提是寄生虫Edhazardia aedis5,6。
E.aedis,1930年由库多首次确定为诺塞玛伊迪斯,是一种微型寄生虫,是7种阿吉普提蚊子的微生物寄生虫。 E.aedis的开发和繁殖是比较复杂的,其生命周期可以以多种方式进行7、8、9。一个常见的发育周期在贝克内尔等人,1989年7日深入描述,并用于实验室传播(图1)8。简言之,当Ae.aegypti卵子垂直感染E.aedis孵化成受感染的幼虫时,这个周期就开始了,幼虫体内会形成单核孢子,通常以幼虫或幼虫死亡。从死幼虫中释放的核孢子污染了栖息地,并由健康的Ae. aegypti 幼虫摄入。这些孢子主要在消化道发芽,感染暴露的幼虫的消化组织,导致水平传播。水平感染的幼虫发育成成人(父母生成),在那里形成双核孢子。在女性中,这些双核糖孢子侵入生殖道,其相关的孢子体感染发育中的卵细胞。这些卵子然后孵化成受感染的幼虫(孝长),导致寄生虫的垂直传播和循环的延续,如上所述。
多项研究已经调查了E.aedis在生物控制方面的潜力。感染E.aedis已经证明会导致10岁女性繁殖能力下降。此外,在半场实验中,E.aedis的淹没释放导致完全消灭了保存在筛选的外壳6中的一个测试Ae. aegypti 种群。虽然E.aedis能够在多种蚊子中经历一些发展阶段,但只在E.aegypti中垂直传播,表明宿主特异性11,12。同样,在实验室评估与E.aedis相关的潜在环境风险时,微孢子寄生虫未能感染非目标水生动物,包括摄入感染E.aedis13的食肉动物。这些结果突出了E.aedis在针对自然Ae. aegypti 种群的生物控制策略中使用的潜力。
尽管E. aedis 在矢量控制中显示出了使用的希望,但大规模培养和部署它却面临挑战。E. aedis孢子在低温(即5°C)下不到一天就会失去感染性。即使在温暖的温度(即25°C)下,孢子在三周14日之间迅速失去感染力。此外,必须培养活的艾吉普提蚊子和控制给健康的幼虫蚊子给,以确保完成生命周期,并防止用于培养8的人口崩溃。体内培养的要求提出了挑战;然而,最近蚊子大规模饲养和机器人技术(如马萨罗等人15)的进步可能允许大规模生成E.aedis孢子。我们预计,这种方法的可视化将增加对E.aedis饲养协议的可访问性,并允许更多的研究人员研究该系统的基本生物学和应用潜力。我们还预计,这将促进与工程师、机器人学家和更广泛的技术部门加强合作,从而有助于改善E.aedis的大规模饲养。
图1:E.aedis在艾吉普提的传播。 E.aedis 的传播始于孵化E. aedis 感染的卵子。受感染的幼虫被饲养到第4个星,E.aedis孢子从这些幼虫中分离出来,孢子用于口头感染健康的2/3第三星幼虫,这些幼虫从未受感染的卵子(水平传输)中饲养。这些口头感染的幼虫然后被饲养到成年(父母一代),并产卵感染E.aedis(垂直传播)。受感染的卵子(孝生代)然后孵化,以继续感染周期和寄生虫培养。请单击此处查看此图的较大版本。
我们在这里介绍最初在亨布里和瑞安中描述的方法,1982年8月8日,在艾艾普提蚊子中饲养E.aedis微孢子。 本研究中使用的E.aedis菌株来源于1979年19月19日斯蒂芬·亨布里在泰国的原始现场收集。该方法利用水平传播,这自然发生在E.aedis7的传输周期,以受控的方式传播寄生虫。对于不熟悉孢子外观、幼虫感染症状或成功完成多阶段饲养/给法协议所需的协调的新人,此方法可能具有挑战性。我们希望,伴随该协议的视觉辅助工具将减少研究人员的进入障碍,他们希望培养E.aedis。
我们如上文所述在艾吉普提传播了E.aedis,并量化了孝顺一代寄生虫的成功。简言之,我们孵化了E.aedis感染的E.aegypti卵子,把它们饲养到第4个星,从受感染的幼虫中收集了单核E.aedis孢子。然后,我们通过口服摄入用这些孢子水平感染健康幼虫,并饲养水平感染的幼虫到成年。我们用血喂养受感染的成年人(父母一代),并采集卵子(孝生一代),我们假设这些卵子会垂直感染E.aedis寄生虫。我们从孝感一代孵化出卵子,在幼崽是第4个星时,采集并同化了一部分幼虫。我们量化了感染E.aedis的幼虫百分比和所有感染者的总孢子数。我们发现绝大多数(96%)被感染者,被感染幼虫平均孢子负荷为+105。我们的结论是,我们的饲养协议在艾吉普提蚊子中非常成功地传播了E.aedis。
此协议有多个方面对未启动的用户可能特别具有挑战性。我们提供以下一些可能提供帮助的其他信息。对于一般蚊子饲养的问题,Ae. aegypti菌落维护的完整指南超出了本协议的范围。然而,许多常见问题可以通过来自生物防御和新兴感染研究资源库16,17的资源可以解决,包括卵子孵化,一般饮食需求,住房和环境条件,以及血液喂养。关于感染的时间表,从受感染的卵子中孵化的幼虫直到4号星期后期才出现感染迹象。在1~2天中,核糖孢子迅速出现。幼虫在孵化后6天可能看起来几乎未感染,但在第7天或第8天孵化后感染高度。此外,在均质样品中可视化孢子可能具有挑战性,因为整个蚊子同质质中存在许多其他微生物,包括与E. aedis单核孢子大小相类似的其他真核单细胞生物(例如酵母)。E.aedis孢子的独特形状(图2A)是一种高度可靠的识别方法,有助于将E.aedis与同质质的其他微生物区分开来。虽然不需要进行鉴定或定量,但如果需要孢子纯化,可以通过胶体二氧化硅密度梯度离心实现,从而允许将E.aedis孢子与同质质的其他污染元素分离。这个过程在Salter等人20中详细描述了。
在饲养实践中使用的温度和饮食在实验室之间通常有所不同,但变异仍可能产生成功的寄生虫传播。幼虫食物类型的细微差异不会干扰成功感染,尽管我们没有明确测试此协议中不同的食物类型。温度对感染的影响已经过测试,在21日的广泛温度下,发现 E.aedis 感染是健壮的。最大孢子产量发生在30.8 °C,但在饲养温度低至20°C时仍然强劲。 孢子计数在较高的饲养温度(36°C)下显著减少,因此本协议应避免这些温度。
在使用寄生虫时,污染始终是一个问题。 E. aedis 是 Ae. aegypti 的一种成功的寄生虫 ,因此必须与未受感染的实验室菌落分开以防止污染。如果可能,我们建议将受感染的蚊子储存在单独的孵化器中。我们还建议,用于微孢子工作的材料(如幼虫托盘、转移移液管、笼子、鸡蛋收集杯)指定用于微孢子工作,而不是在整个昆虫中更广泛地使用。所有饲养材料应在使用后用 10% 漂白剂消毒,并可用于补充漂白剂灭菌。
The authors have nothing to disclose.
我们要感谢斯宾塞·布兰肯希普在蚊子饲养方面的帮助。我们还感谢詹姆斯·拉德尔和多米尼克·马吉斯特拉多对手稿的有益反馈。
120 mL Specimen cup | McKesson | 911759 | Inexpensive alternative to beaker |
150 mL beakers | VWR | 10754-950 | For larval dosing |
2 oz round glass bottle | VWR | 10862-502 | Bottle for 10% sucrose in adult cages |
3 oz. emergence cup | Henry-Schein | 1201502 | For transfer of pupae to cage |
Adult mosquito cages | Bioquip | 1462 or 1450ASV | For adult housing |
Autoclave | For sterilization | ||
Bleach | For sterilization | ||
Brewer’s yeast | Solgar | For feeding larvae during dosing | |
Controlled rearing chamber | Tritech | DT2-MP-47L | Inexpensive small rearing chamber |
Cotton roll | VWR | 470161-446 | Wick for sugar bottles |
Defibrinated rabbit blood | Fisher | 50863762 | For blood feeding adults |
Disodium ATP, crystalline | Sigma-Aldrich | A26209-5G | For blood feeding adults |
Dry cat food | 9Lives | Indoor Complete | For general larval rearing |
Fish food flakes | TetraMin | For general larval rearing | |
Hemocytometer | Fisher | 267110 | For counting spores |
Homogenizer/mixer motor | VWR | 47747-370 | For homogenizing infected larvae |
Larval rearing trays | Sterillite | 1961 | Overall dimensions are 11" x 6 5/8" x 2 3/4" |
Liver powder | NOW foods | 2450 | For feeding larvae during dosing |
Pipette 1 – 10µL | VWR | 89079-962 | For larval dosing |
Pipette 100 – 1000µL | VWR | 89079-974 | For food during larval dosing |
Pipette tips 1 – 10µL | VWR | 10017-042 | For larval dosing |
Pipette tips 100 – 1000µL | VWR | 10017-048 | For food during larval dosing |
Plastic pestles | VWR | 89093-446 | For homogenizing infected larvae |
Sucrose, crystalline | Life Technologies | 15503022 | For adult feeding |
Transfer pipet | VWR | 414004-033 | For larval transfer, must trim ends |