El impacto de las moscas tse-tse en la propagación de enfermedades
La investigación revela riesgos de contaminación al detectar ADN de T. brucei en moscas tse-tsé.
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Tabla de contenidos
Las moscas tse-tse son insectos que transmiten enfermedades perjudiciales tanto para humanos como para animales. Se encuentran principalmente en África y son conocidas por propagar parásitos de Trypanosoma que causan la tripanosomiasis africana humana (HAT) y la tripanosomiasis africana en animales (AAT). Hay diferentes tipos de Trypanosoma, y una de las especies más destacadas es T. Brucei, que puede infectar tanto a humanos como a animales.
T. brucei tiene tres tipos principales:
- T. brucei rhodesiense: Este tipo se encuentra en África Oriental y puede infectar tanto a humanos como a animales. Es responsable de una forma de HAT conocida como la enfermedad del sueño rodesiana.
- T. brucei gambiense: Este tipo es más común en África Occidental y afecta principalmente a los humanos, causando la enfermedad del sueño gambiana.
- T. brucei brucei: Este tipo afecta principalmente al ganado y no es perjudicial para los humanos.
El monitoreo de la presencia de T. brucei en las moscas tse-tse ha sido una parte importante del control de estas enfermedades. Tradicionalmente, los científicos atrapaban moscas tse-tse, las diseccionaban y las examinaban bajo un microscopio para buscar infecciones. Aunque este método ha sido el estándar durante muchos años, es costoso y laborioso.
Cambios en los Métodos de Detección
Recientemente, se han introducido métodos más nuevos conocidos como xenomonitorización molecular. En lugar de confiar en el examen físico, estos métodos utilizan análisis genético para detectar la presencia de ADN de Trypanosoma en las moscas. Este enfoque ofrece varias ventajas:
- Permite probar muchas muestras a la vez.
- Proporciona mayor sensibilidad y especificidad, facilitando la detección precisa de la enfermedad.
Se han desarrollado varias técnicas moleculares para identificar diferentes partes del genoma de T. brucei. El objetivo más sensible es una región específica de ADN que se puede encontrar en grandes cantidades dentro del genoma de T. brucei. Este nuevo enfoque ha sido adoptado cada vez más.
Desafíos en la Detección
A pesar de estos avances, los métodos de alta sensibilidad pueden presentar desafíos. Un problema clave es distinguir entre una Infección verdadera y simples trazas de ADN que podrían provenir de cosas como comidas de sangre infectadas que la mosca ha consumido. Por ejemplo, el ADN de parásitos puede permanecer en el intestino de una mosca no infectada durante varios días después de alimentarse. Como resultado, simplemente encontrar ADN en una muestra no siempre significa que la mosca esté infectada activamente.
Además, puede ocurrir Contaminación en varias etapas del proceso, incluyendo cuando las moscas son atrapadas, extraídas o analizadas. Esto puede resultar en falsos positivos, donde moscas no infectadas parecen estar infectadas debido a la contaminación de moscas infectadas o sus desechos.
Captura y Recolección de Tse-tse
Las trampas actualmente utilizadas para atrapar moscas tse-tse fueron diseñadas antes de la introducción de los métodos de detección de ADN. El diseño tradicional de trampas, como la trampa Nzi, consiste en paneles que atraen a las moscas tse-tse y las dirigen a una jaula de recolección. Las jaulas pueden tener varios diseños, pero a menudo utilizan materiales transparentes para contener las moscas.
Cuando se atrapan moscas tse-tse, pueden defecar, y estos desechos contienen sangre digerida. Si la mosca está infectada, los desechos también pueden contener ADN de Trypanosoma. Estudios han confirmado que las tse-tse infectadas pueden liberar ADN en sus heces, lo que lleva a una posible contaminación en las trampas. La cantidad de desechos producidos por estas moscas puede ser significativa, especialmente si están agitadas o estresadas.
Objetivos del Estudio
En este estudio, los investigadores buscaban investigar si las moscas tse-tse infectadas podrían contaminar a las moscas no infectadas con ADN de T. brucei dentro de un entorno de captura. También pretendían desarrollar un método para estimar con precisión la verdadera prevalencia de infección en situaciones donde podría ocurrir contaminación.
Configuración Experimental
Para probar su hipótesis, los investigadores infectaron un grupo de moscas tse-tse con T. brucei. Luego rastrearon la infección y recogieron muestras fecales de estas moscas en diferentes momentos después de la infección. El estudio controló cuidadosamente el entorno para imitar las condiciones de campo.
Posteriormente, las moscas infectadas y no infectadas se pusieron juntas en entornos controlados para observar cómo ocurría la contaminación por ADN de T. brucei. Utilizaron diversas proporciones de moscas infectadas a no infectadas para ver cómo la proporción de moscas infectadas influía en los niveles de contaminación.
Recolección y Análisis de Muestras
Después de exponer las moscas entre sí, los investigadores recogieron muestras y realizaron análisis de ADN para detectar la presencia de ADN de T. brucei. También diseccionaron algunas de las moscas para confirmar infecciones mediante examen microscópico.
También se realizaron estudios de campo en Tanzania, donde trampas tse-tse capturaron moscas en diferentes hábitats. El objetivo era recolectar un gran número de muestras para tener una comprensión más amplia de la presencia de T. brucei en poblaciones de moscas salvajes.
Resultados y Hallazgos
El estudio encontró que las moscas no infectadas que pasaron tiempo con moscas infectadas dieron positivo por ADN de T. brucei. La cantidad de contaminación aumentó con el número de moscas infectadas en la trampa. Incluso cuando la proporción de moscas infectadas era baja, muchas moscas no infectadas dieron positivo para el ADN del parásito.
Esto indicó que la presencia de ADN de T. brucei en el ambiente podría llevar a evaluaciones inexactas de las tasas de infección. Para investigar más, los investigadores también exploraron si podría ocurrir contaminación aérea, descubriendo que las moscas colocadas cerca de las infectadas también dieron positivo.
Al analizar las muestras de campo recolectadas en Tanzania, los investigadores descubrieron una prevalencia de T. brucei mucho más alta de lo esperado. La microscopía tradicional indicó una tasa de infección de menos del 1%, sin embargo, los métodos moleculares sugirieron tasas mucho más altas en ciertos casos. Esto generó preocupaciones sobre la fiabilidad de la evaluación de la infección basada únicamente en estos métodos cuantitativos de ADN.
Implicaciones para Futuros Investigaciones
El estudio destacó la necesidad de mejores métodos y prácticas al capturar moscas tse-tse. La contaminación por heces y factores ambientales puede llevar a resultados engañosos. Los investigadores propusieron refinar las técnicas de captura para reducir las posibilidades de que las moscas se contaminen entre sí.
Los futuros estudios deberían incluir esfuerzos para cuantificar el nivel de ADN de T. brucei tanto en entornos de campo como de laboratorio. Esto puede ayudar a proporcionar una imagen más precisa de la prevalencia de la infección y mejorar los esfuerzos para monitorear y controlar las enfermedades transmitidas por las moscas tse-tse.
Conclusión
En resumen, las moscas tse-tse juegan un papel importante en la propagación de enfermedades como la tripanosomiasis africana humana a través de parásitos de Trypanosoma. Aunque los métodos tradicionales de detección de infecciones en estas moscas han sido reemplazados por técnicas moleculares que ofrecen mayor sensibilidad, siguen existiendo desafíos respecto a la contaminación y la evaluación precisa de la prevalencia.
Los hallazgos de este estudio subrayan la importancia de un manejo cuidadoso de las muestras y el diseño de métodos de captura para garantizar datos confiables en futuros esfuerzos de monitoreo. Comprender cómo el ADN de T. brucei puede contaminar moscas no infectadas abre nuevas avenidas para la investigación y medidas de control más efectivas contra estas enfermedades peligrosas.
Título: Caught in a trap: DNA contamination in tsetse xenomonitoring can lead to over-estimates of Trypanosoma brucei infection
Resumen: BackgroundTsetse flies (Glossina sp.) are vectors of Trypanosoma brucei subspecies that cause human African trypanosomiasis (HAT). Capturing and screening tsetse is critical for HAT surveillance. Classically, tsetse have been microscopically analysed to identify trypanosomes, but this is increasingly replaced with molecular xenomonitoring. Nonetheless, sensitive T. brucei-detection assays, such as TBR-PCR, are vulnerable to DNA cross-contamination. This may occur at capture, when often multiple live tsetse are retained temporarily in the cage of a trap. This study set out to determine whether infected tsetse can contaminate naive tsetse with T. brucei DNA via faeces when co-housed. Methodology/Principle FindingsInsectary-reared teneral G. morsitans morsitans were fed an infectious T. b. brucei-spiked bloodmeal. At 19 days post-infection, infected and naive tsetse were caged together in the following ratios: (T1) 9:3, (T2) 6:6 (T3) 1:11 and a control (C0) 0:12 in triplicate. Following 24-hour incubation, DNA was extracted from each fly and screened for parasite DNA presence using PCR and qPCR. All insectary-reared infected flies were positive for T. brucei DNA using TBR-qPCR. However, naive tsetse also tested positive. Even at a ratio of 1 infected to 11 naive flies, 91% of naive tsetse gave positive TBR-qPCR results. Furthermore, the quantity of T. brucei DNA detected in naive tsetse was significantly correlated with cage infection ratio. With evidence of cross-contamination, field-caught tsetse from Tanzania were then assessed using the same screening protocol. End-point TBR-PCR predicted a sample population prevalence of 24.8%. Using qPCR and Cq cut-offs optimised on insectary-reared flies, we estimated that prevalence was 0.5% (95% confidence interval [0.36, 0.73]). Conclusions/SignificanceOur results show that infected tsetse can contaminate naive flies with T. brucei DNA when co-caged, and that the level of contamination can be extensive. Whilst simple PCR may overestimate infection prevalence, quantitative PCR offers a means of eliminating false positives. Author SummaryTsetse flies (Glossina sp.) are vectors of Trypanosoma brucei parasites that cause human African trypanosomiasis, also known as sleeping sickness. As part of disease surveillance, tsetse can be captured in traps and checked for parasite presence. The molecular screening of disease vectors (such as mosquitoes, ticks and blackflies) for the presence of pathogen DNA has gained popularity in recent years. However, DNA contamination may occur at capture when live vectors are retained for a limited period in a trap cage. To explore this, we conducted experiments, initially with laboratory-reared tsetse and then field-caught tsetse from Tanzania. Our results show that infected tsetse can contaminate uninfected tsetse with T. brucei DNA when retained together in a trap cage, and that the level of contamination can be extensive. Infected tsetse consistently shed T. brucei DNA in their faeces, which in turn contaminates other tsetse. This can produce false-positive results, leading to inaccurate reporting of infection prevalence. These findings impact not only trypanosomiasis surveillance, but may also have ramifications for the xenomonitoring of other vector-borne neglected diseases. Future work should explore whether pathogen DNA contamination routes exist in other vector species and, if so, the methods to mitigate DNA contamination in entomological traps.
Autores: Isabel Saldanha, R. Lea, O. Manangwa, G. Garrod, L. R. Haines, A. Acosta-Serrano, H. Auty, M. Betson, J. S. Lord, L. J. Morrison, F. Mramba, S. J. Torr, L. J. Cunningham
Última actualización: 2024-03-28 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586549
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586549.full.pdf
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