Le malattie trasmesse da zanzare (Mosquito Borne Diseases, MBD) rappresentano un problema di primaria importanza nell'ambito delle malattie infettive, come dimostrato dalla rapida espansione geografica e dall'aumentata incidenza sia in aree tropicali che temperate. Tutto ciò è esacerbato da cambiamenti ambientali globali e dall'incremento di trasporti di merci e persone, i quali possono influenzare la trasmissione, causando l'introduzione/reintroduzione di patogeni. La sorveglianza entomologica, tramite la rilevazione di patogeni associata alla stima della densità di zanzare vettrici, risulta uno strumento fondamentale nella prevenzione delle MBD ed è realizzabile attraverso specifici approcci di monitoraggio la cui attendibilità deve essere attentamente valutata.
Scopo di questo studio è la validazione di un nuovo approccio di sorveglianza entomologica capace di rilevare direttamente la circolazione di patogeni in una data area e preservarne il materiale genetico senza ricorrere alla catena del freddo. Questo sistema è basato su trappole dotate di un dispositivo di feeding artificiale costituito da card-FTA impregnate di una soluzione zuccherina. Una volta catturate, le zanzare sono libere di nutrirsi sulle card, rilasciando su questo substrato gli eventuali patogeni presenti nella saliva. L'utilizzo di card-FTA consente di proteggere dalla degradazione gli acidi nucleici dei patogeni per diversi giorni a temperatura ambiente e di verificarne la presenza senza necessariamente dover analizzare le zanzare.
Il presente progetto propone di testare tale sistema in un'area endemica per malaria (Burkina Faso) attraverso l'analisi comparativa di card-FTA e campioni di zanzare catturate, misurando i livelli relativi di positività per Plasmodium sp. I risultati ottenuti saranno la base di partenza per lo sviluppo di strategie di sorveglianza delle MBD applicabili a contesti ecologici ed epidemiologici diversificati.
I metodi di sorveglianza basati sull'analisi di artropodi risultano estremamente costosi in termini di tempo e lavoro, sebbene comunque inferiori ai costi dell'assistenza sanitaria e di un possibile impatto economico che potrebbe verificarsi in seguito ad un'epidemia (Capelli et al. 2014 Atti Accademia Nazionale Italiana di Entomologia Anno LXII, 2014: 159-163; Bellini et al. 2014 Parasit Vectors 7:323). Generalmente tali sistemi di sorveglianza si basano sulla cattura di potenziali vettori, poi identificati morfologicamente, suddivisi in base alla specie, al luogo e la data di cattura e sottoposti a successivi test molecolari, per lo più basati sull'estrazione di acidi nucleici e PCR. In molti casi i vari step sono ulteriormente complicati dall'esigenza di mantenere la catena del freddo, la quale risulta necessaria per preservare il materiale genetico. Un'altra criticità di tale sistema è che molti patogeni richiedono diversi giorni/settimane per replicarsi, disseminarsi e diventare infettanti nell'artropode vettore. Per tale ragione le analisi condotte sul corpo intero dell'artropode possono indicare un campione infetto, ma non necessariamente infettante. Normalmente la procedura di isolamento del patogeno in una zanzara infettante si basa sulla dissezione delle ghiandole salivari o sulla separazione di capo-torace per poi procedere con una analisi specifica sulle porzioni dissezionate. Questa è ovviamente una procedura lunga, laboriosa e che richiede competenze estremamente specializzate che spesso non sono reperibili in molti contesti.
Nelle zanzare i patogeni rilevati direttamente nella saliva consentirebbero di evitare i problemi sopra menzionati e ottenere stime più esatte del rischio di trasmissione da patogeni a cui nell'area oggetto di studio. Pertanto, l'analisi della saliva di zanzara raccolta direttamente su un supporto in grado di preservare gli acidi nucleici dei patogeni, può offrire molti vantaggi rispetto alle analisi tradizionali. L'idea nasce da uno studio di infezione sperimentale in Aedes aegypti con Ross River virus, condotto nel 2001, dove si ipotizzò per la prima volta che le zanzare possono rilasciare i patogeni durante il pasto zuccherino direttamente sul substrato alimentare (Doggett et al. 2001 Arbovirus Res Aus 8:126-130). Nel 2007 fu dimostrato che è possibile isolare direttamente l'RNA di flavivirus da questo supporto, in seguito al pasto zuccherino di zanzare Culex annulirostris e Culex gelidus infettate oralmente con i virus dell'encefalite giapponese (JEV), Kunjin (KUNV) e Murray Valley (MVEV) (Van den Hurk et al. 2007 J. Med. Entomol. 44(5): 845D850). A partire da questa scoperta sono stati effettuati diversi studi per indagare la possibilità di ottenere vantaggi direttamente dall'analisi della saliva delle zanzare catturate. Tali studi si basano sull'utilizzo di substrati impregnati di una soluzione zuccherina e associati a trappole convenzionali o modificate (Hall-Mendelin et al. 2010 PNAS 107 (25): 11255-11259; Ibanez-Justicia et al. 2012 Proc. Neth. Entomol. Soc. Meet 23:9-17; Van den Hurk et al. 2014 J Biomed Biotechnol 2012:325659; Johnson et al. 2015 Parasit Vectors 8:509; Flies et al. 2015 Vector-Borne Zoonot 15(7) 397-403; Timmins et al. 2018 J. Med. Entomol. 55(6):1638-1641; Wipf et al. 2019 Parasit Vectors 12:554).
In questo progetto si propone l'utilizzo di una trappola BG Sentinel modificata e dotata di un sistema di feeding basato sull'utilizzo di card-FTA, al fine di isolare il DNA di Plasmodium rilasciato durante il pasto zuccherino in zanzare di campo, come osservato in precedenti studi di laboratorio (Melanson et al. 2017 J. Vector Borne Dis. 54(4): 301-310, Brugman et al. 2018 Sci Rep 8:7545). Sarà quindi possibile validare un nuovo sistema di cattura di zanzare vettrici di malaria (Anopheles gambiae) e di identificazione del relativo patogeno (Plasmodium sp.) che rappresenti un miglioramento dei metodi tradizionali per la sorveglianza entomologica. I risultati ottenuti saranno la base di partenza per lo sviluppo di strategie di sorveglianza anche per altri vettori/patogeni, con l'auspicio di una applicazione a contesti ecologici ed epidemiologici diversificati.