Nachwuchsgruppe "TBZ - Tick-borne Zoonoses"

Abstract

Ixodes ricinus ist ein bedeutender Vektor für Pathogene wie Borrelia burgdorferi sensu lato und das Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus, die zunehmend in Mitteleuropa verbreitet sind. In dieser Nachwuchsgruppe wurden innerhalb von zwei Teilprojekten Methoden zur Untersuchung der Vektorbiologie von I. ricinus entwickelt, mit dem Ziel, neue Ansätze zur Bekämpfung und Prävention von zeckenübertragenen Krankheiten zu schaffen. Im ersten Projekt wurde eine CRISPR-Cas9-Methode zur Genomeditierung in Zecken entwickelt. Durch Injektion und Elektroporation von Cas9/gRNA-Komplexen in vollgesogene Zeckenweibchen wurden gezielt Mutationen im dll-Gen induziert, die zu Fehlbildungen der Beine bei bis zu 11 % der Larven führten. Versuche zur Einführung von Genfragmenten mittels HDR waren nicht erfolgreich. Das zweite Projekt entwickelte ein künstliches Fütterungssystem für alle Lebensstadien von I. ricinus. Es basiert auf silikonverstärkten Membranen, die natürliche Haut simulieren. Durch dieses System konnte der Lebenszyklus von I. ricinus abgeschlossen werden, allerdings mit verringerter Fruchtbarkeit und Fütterungseffizienz im Vergleich zur Fütterung am Tier. Der Einsatz von Antibiotika im Blut veränderte das Mikrobiom der Zecken, was in zukünftigen Studien berücksichtigt werden muss. Zusätzlich wurden Infektionsexperimente mit B. burgdorferi sensu lato durchgeführt, jedoch waren die Ergebnisse zur Übertragung dieser Spirochäten inkonsistent. Die künstliche Fütterungsmethode wurde erfolgreich auf andere Zeckenarten angepasst und in Kooperationen zur Untersuchung von Vektorkompetenzen verwendet. Ixodes ricinus is a significant vector for pathogens such as Borrelia burgdorferi sensu lato and tick-borne encephalitis virus, which are increasingly spreading throughout Central Europe. Within this junior research group, methods were developed in two sub-projects to study the vector biology of I. ricinus, with the aim of establishing new approaches for the control and prevention of tick-borne diseases. In the first project, a CRISPR-Cas9 method for genome editing in ticks was developed. By injecting and electroporating Cas9/gRNA complexes into fully engorged female ticks, targeted mutations in the dll gene were induced, resulting in leg deformities in up to 11% of the larvae. Attempts to introduce gene fragments via HDR were unsuccessful. The second project developed an artificial feeding system for all life stages of I. ricinus. This system is based on silicone-reinforced membranes that mimic natural skin. Using this system, the life cycle of I. ricinus was completed, although with reduced fertility and feeding efficiency compared to feeding on animals. The use of antibiotics in the blood altered the tick microbiome, which must be considered in future studies. Additionally, infection experiments with B. burgdorferi sensu lato were conducted, but the results regarding the transmission of these spirochetes were inconsistent. The artificial feeding method was successfully adapted for other tick species and applied in collaborations to study tick vector competence.