Анализ компетентности переносчиков комаров Aedes aegypti с использованием вируса Зика

Векторная компетентность определяется как способность на уровне вида, популяции и даже особи данного членистоногого, такого как комар, клещ или флеботоминовая песчаная муха, приобретать и передавать агент биологически с репликацией или развитием у членистоногих^1,2. Что касается комаров и переносимых членистоногими вирусов (т.е. арбовирусов), то агент всасывается из виремированного хозяина самкой комара. После приема внутрь вирус должен продуктивно заразить одну из небольшой популяции эпителиальных клеток средней кишки^3,преодолевая различные физиологические препятствия, такие как протеолитическая деградация пищеварительными ферментами, наличие микробиоты (барьер инфекции средней кишки, или MIB) и секретируемый перитрофический матрикс. Инфекция эпителия средней кишки должна сопровождаться репликацией вируса и возможным побегом из средней кишки в открытую кровеносную систему комара, или гемолимфу, которая представляет собой начало диссеминированной инфекции, преодолевающей барьер побега средней кишки (MEB). В этот момент вирус может установить инфекции вторичных тканей (например, нервов, мышц и жировых тел) и продолжать размножаться, хотя такая вторичная репликация может быть не строго необходима вирусу для заражения ацинарных клеток слюнных желез (преодоление инфекционного барьера слюнных желез). Выход из ацинарных клеток слюнной железы в их апикальные полости, а затем движение в слюнный проток позволяет инокуляцию вируса последующим хозяевам при укусе и завершает цикл передачи^1,2,4,5,6,7.

Учитывая этот хорошо охарактеризованный и в целом законсервированный механизм распространения внутри комара-переносчика, лабораторные оценки компетентности переносчиков часто методологически схожи, хотя различия в протоколах существуют^1,2. Как правило, после перорального воздействия вируса комары рассекаются таким образом, что отдельные ткани, такие как полная кишка, ноги, яичники или слюнные железы, могут быть проанализированы на вирусную инфекцию, диссеминированную инфекцию, диссеминированную инфекцию / потенциальную трансовариальную передачу и диссеминированную инфекцию / потенциальную способность передачи, соответственно^8. Однако само присутствие вируса в слюнных железах не является окончательным доказательством способности к передаче, учитывая доказательства барьера выхода/выхода слюнной железы (SGEB) в некоторых комбинациях вектор/вирус^1,2,4,5,7,9. Стандартным методом доказывания компетентности к передаче остается передача комарами восприимчивому животному^10,11,12. Однако, учитывая, что для многих арбовирусов это требует использования иммунокомпрометированных мышиных моделей^13,14,15,16,этот метод часто является непомерно дорогостоящим. Широко используемой альтернативой является сбор слюны комара, который может быть проанализирован с помощью обратной транскрипции-полимеразной цепной реакции (ОТ-ПЦР) или инфекционного анализа, чтобы продемонстрировать наличие вирусного генома или инфекционных частиц соответственно. Стоит отметить, что такие методы сбора слюны in vitro могут переоценивать¹² или недооценивать¹⁷ количество вируса, депонированного во время кормления in vivo, что указывает на то, что такие данные следует интерпретировать с осторожностью. Тем не менее, метод in vitro очень ценен при анализе с точки зрения простого присутствия вируса в слюне, что указывает на потенциал передачи.

Существуют два основных подхода к определению роли комаров-переносчиков в вспышках арбовирусных заболеваний. Первый метод предполагает полевой эпиднадзор, при котором комары собираются в контексте активной передачи^{18,19,20,21,22,23,24.} Однако, учитывая, что уровень инфицирования, как правило, довольно низок (например, по оценкам, уровень инфицирования комаров в 0,061% в районах активной циркуляции вируса Зика (ZIKV) в Соединенных Штатах^21),инкриминирование потенциальных видов переносчиков может быть сильно смещено методологией отлова^25,26 и случайностью (например, отбор проб одного инфицированного человека из 1 600 неинфицированных)²¹ . Принимая это во внимание, данное исследование может не приобрести достаточно комаров как в сыром количестве, так и в видовом разнообразии, чтобы точно отобрать комаров, участвующих в передаче. Напротив, анализ векторной компетентности проводится в лабораторных условиях, что позволяет строго контролировать такие параметры, как пероральная доза. Несмотря на то, что эти лабораторные оценки не в полной мере способны представить истинную сложность инфекции комаров и возможности ее передачи в полевых условиях, они остаются мощными инструментами в области арбовирусологии.

Основываясь на различных анализах векторной компетентности с помощью ZIKV у нескольких видов комаров, популяций и методов^{27,28,29,30,31,32,}а также недавнего обзора оценок компетентности переносчиков^1,мы описываем здесь несколько протоколов, связанных с типичным рабочим процессом векторной компетентности. В этих экспериментах три популяции Ae. aegypti из Северной и Южной Америки (город Сальвадор, Бразилия; Доминиканская Республика; и нижняя часть долины Рио-Гранде, штат Техас, США) подвергались воздействию одного штамма ZIKV (Mex 1-7, GenBank Accession: KX247632.1) при дозе 4, 5 или 6 log₁₀ фокусообразующих единиц (FFU) / мл с помощью искусственных кровяных мук. Впоследствии они были проанализированы на наличие инфекции, диссеминированной инфекции и компетентности передачи после различных периодов внешней инкубации (2, 4, 7, 10 и 14 дней) с помощью рассечения и инфекционного анализа на основе клеточной культуры. Хотя нынешний рабочий процесс/протоколы оптимизированы для ZIKV, многие элементы непосредственно переводятся в другие переносимые комарами арбовирусы в содержании членистоногих и уровнях биобезопасности 2 и 3 (ACL/BSL2 или ACL/BSL3).