ツェツェバエが病気の広がりに与える影響
研究によると、ツェツェバエの中でT. brucei DNAを検出する際の汚染リスクが明らかになった。
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ツェツェバエは人間と動物にとって有害な病気を運ぶ昆虫なんだ。主にアフリカに生息していて、ヒトと動物のアフリカトリパノソーマ病を引き起こすトリパノソーマ寄生虫を広めることで知られてる。トリパノソーマにはいくつかの種類があって、その中でも特に有名なのがT. bruceiで、人間と動物の両方に感染することができる。
T. bruceiには3つの主要なタイプがあるよ:
- T. brucei rhodesiense:このタイプは東アフリカに見られ、人間と動物の両方に感染する。ローデシア型睡眠病と呼ばれるHATの一種を引き起こす。
- T. brucei gambiense:このタイプは西アフリカでより一般的で、主に人間に影響を与え、ガンビア型睡眠病を引き起こす。
- T. brucei brucei:このタイプは主に家畜に影響を与え、人間には無害だよ。
ツェツェバエの中のT. bruceiの存在を監視することは、これらの病気を制御する上で重要なんだ。従来、科学者たちはツェツェバエを捕まえて解剖し、顕微鏡で感染を確認してたけど、この方法はコストがかかって手間もかかるんだ。
検出方法の変化
最近、新しい方法、つまり分子ゼノモニタリングが導入されたんだ。物理的な検査に頼らず、これらの方法は遺伝子分析を使ってツェツェバエの中のトリパノソーマのDNAの存在を検出する。これにはいくつかの利点があるよ:
- 一度に多くのサンプルを検査できる。
- 感度と特異性が高く、病気を正確に検出しやすい。
さまざまな分子技術が開発され、T. bruceiのゲノムの異なる部分を特定するために使われてる。最も感度が高いターゲットは、T. bruceiのゲノム内に大量に存在する特定のDNA領域だ。この新しいアプローチはますます普及してる。
検出の課題
これらの進展にもかかわらず、高感度な方法は課題を伴うことがある。重要な問題は、本当の感染と、感染した血液を摂取したために残留するDNAの区別が難しいことだ。例えば、寄生虫のDNAは、感染していないツェツェバエの腸の中に数日間残っていることがある。だから、サンプル内でDNAを見つけただけでは、そのバエが実際に感染しているとは限らない。
さらに、捕獲、抽出、分析の各段階で汚染が発生する可能性があり、これが偽陽性結果を引き起こすことがあるんだ。つまり、感染していないバエが感染しているように見えることがある。
ツェツェバエの捕獲と収集
現在使用されているツェツェバエを捕まえるトラップは、DNA検出方法が導入される前に設計されたんだ。従来のトラップデザイン、例えばNziトラップは、ツェツェバエを引き寄せて収集ケージに誘導するためのパネルで構成されている。ケージはさまざまなデザインがあるけど、しばしば透明な材料が使われている。
ツェツェバエが捕まると、糞をすることがあり、この廃棄物には消化された血液が含まれている。もしバエが感染していた場合、廃棄物にはトリパノソーマのDNAも含まれる可能性があるんだ。研究の結果、感染したツェツェバエは糞中にDNAを排出することが確認されていて、トラップ内での汚染の可能性がある。これらのバエが生み出す廃棄物の量は相当なもので、特に興奮したりストレスを感じたりすると多くなる。
研究の目的
この研究では、感染したツェツェバエが捕獲環境内で未感染のバエにT. bruceiのDNAで汚染させることができるかを調査することを目的としてた。そして、汚染が起こるかもしれない状況で、真の感染率を正確に推定する方法を開発することを目指してた。
実験の設定
仮説を検証するために、研究者たちはT. bruceiで一群のツェツェバエを感染させた。感染後、異なる時間ポイントでこれらのバエから糞のサンプルを収集し、感染を追跡した。研究では環境を慎重に制御して野外の条件を模倣した。
その後、感染したバエと未感染のバエを制御された環境に一緒に置いて、T. bruceiのDNA汚染がどのように発生するかを観察した。感染したバエと未感染のバエの比率をさまざまに変えて、感染したバエの割合が汚染レベルにどのように影響するかを見た。
サンプルの収集と分析
バエを互いに曝露した後、研究者たちはサンプルを収集し、T. bruceiのDNAの存在を検出するためにDNA分析を行った。また、いくつかのバエを解剖して、顕微鏡検査によって感染を確認した。
タンザニアでも野外研究が行われ、さまざまな生息地でツェツェトラップがバエを捕まえた。目標は、大量のサンプルを収集して野生のバエ集団におけるT. bruceiの存在を広く理解することだった。
結果と発見
この研究では、感染していないバエが感染したバエと一緒に過ごした場合、T. bruceiのDNAが陽性反応を示すことがわかった。汚染の量は、トラップ内の感染したバエの数が増えるにつれて増加した。感染したバエの割合が低い場合でも、多くの未感染のバエが寄生虫のDNAが陽性だった。
これは、環境におけるT. bruceiのDNAの存在が感染率の評価を不正確にする可能性があることを示している。さらに、研究者たちは空気中の汚染が起こるかどうかも調べ、感染したバエの近くに置かれたバエも陽性反応を示すことを発見した。
タンザニアで収集された野外サンプルを分析したところ、T. bruceiの有病率が予想以上に高いことがわかった。従来の顕微鏡検査では感染率が1%未満とされていたが、分子法では特定のケースではるかに高い率が示された。これは、これらの定量的DNA方法だけに基づく感染評価の信頼性に対する懸念を引き起こした。
今後の研究への示唆
この研究は、ツェツェバエを捕まえる際により良い方法や実践が必要であることを強調している。糞や環境要因からの汚染が誤解を招く結果をもたらす可能性がある。研究者たちは、バエ同士が互いに汚染し合う可能性を減らすために、捕獲技術を改善することを提案した。
今後の研究では、野外と実験室の両方の環境におけるT. bruceiのDNAの量を定量化する努力を含めるべきだ。これにより、感染率のより正確な把握が可能になり、ツェツェバエが広める病気の監視と制御の努力が改善されるだろう。
結論
要するに、ツェツェバエはトリパノソーマ寄生虫を通じてヒトアフリカトリパノソーマ病のような病気を広める重要な役割を果たしている。これらのバエにおける感染を検出する従来の方法は、より高い感度を提供する分子技術に取って代わられてきたが、汚染や正確な有病率の評価に関する課題は残っている。
この研究の結果は、サンプルの取り扱いや捕獲方法の設計において注意深さが重要であることを示している。未感染のバエがどのようにT. bruceiのDNAで汚染されるかを理解することは、今後の研究や危険な病気に対するより効果的な制御手段のための新しい道を開く。
タイトル: Caught in a trap: DNA contamination in tsetse xenomonitoring can lead to over-estimates of Trypanosoma brucei infection
概要: 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.
著者: 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
最終更新: 2024-03-28 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586549
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586549.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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