DNA ambiental para avaliar o risco de tremátodes e hospedeiros intermediários, em Moçambique

Abstract

O controle eficaz ou a eliminação das doenças parasitárias, incluindo as doenças tropicais negligenciadas exigem ferramentas de monitorização sensíveis e económicas. O DNA ambiental (eDNA) utilizado amplamente na ecologia para biomonitorização em ecossistemas naturais oferece vantagens como: redução de custos e menos mão de obra com qualificações. Para muitas doenças parasitárias emergentes, a deteção de organismos vetores na fase ambiental é essencial para a intervenção precoce bem-sucedida e para o seu controle. Para melhorar os esforços de controle e eliminação de parasitas de importância médica e veterinária há necessidade de investigação mais precisa da transmissão ambiental, isto inclui a necessidade de detetar ou monitorizar os estágios infeciosos de vida livre dos parasitas bem como os vetores ou hospedeiros no meio ambiente. A maioria dos estudos depende da coleta e filtragem de água, o que exige o transporte do equipamento para o campo, ou a conservação da água para o laboratório. A amostragem ambiental passiva (PEDS) tem a vantagem de ter a amostra do eDNA por um período mais longo e de ser menos sensíveis a quantidades variáveis de eDNA circulante. O objetivo foi avaliar a eficácia de PEDS na captura de eDNA de parasitas e hospedeiros intermediários. Diversas resinas (10) e materiais filtrantes (20) foram avaliados em laboratório por exposição a DNA livre e a caracóis infetados em tanques de água, por vários períodos, com extração de DNA pelo método de CTAB e amplificação por PCR de parasitas e hospedeiros intermediários. Os melhores resultados foram alcançados com o papel filtro Whatman 5 e a resina Amberlite XAD-4, que foram avaliados em condições de campo em Moçambique, endémico para schistosomose. Os PEDS permaneceram in situ de um a 16 dias e foi possível detetar DNA de Schistosoma spp. e de hospedeiros intermediários por PCR de forma semelhante entre resina e papel de filtro. Com a resina XAD4, 11,1% das amostras foram positivas para Biomphalaria sp. e 61,1% para Bulinus sp., enquanto que 16,6% das amostras foram positivas para S. mansoni e 94,4 % para S. haematobium. Para as amostras de filtro No 5, 11,1% foram positivas para Bulinus sp. e 14,8% para Biomphalaria sp., e55,5 % para S. haematobium. Detetou-se uma amostra com DNA de S. bovis. Os PEDS de baixo custo mostraram ser uma boa alternativa à filtragem de água para captura de eDNA, em particular o papel de filtro Whatman 5, que é de fácil obtenção, sendo possível a sua aplicação no campo durante vários dias sem serem danificados. As estratégias de monitorização que incluem PEDS podem reduzir os custos e o esforço associados à deteção de hospedeiros intermediários de caracóis e aos inquéritos populacionais.

Abstract Effective control or elimination of parasitic diseases, including neglected tropical diseases, will require sensitive and cost-effective monitoring tools. Environmental DNA (eDNA), widely used in ecology for biomonitoring in natural ecosystems, offers advantages such as: cost reduction and less skilled labor. For many emerging parasitic diseases, detection of vector organisms at the environmental stage is essential for successful early intervention and control. To improve efforts to control and eliminate parasites of medical and veterinary importance there is a need for more accurate investigation of environmental transmission, this includes the need to detect or monitor the free-living infectious stages of the parasites as well as the vectors or hosts in the environment. Most studies rely on collecting and filtering water, which requires transporting equipment to the field, or conserving water for the laboratory. Passive environmental sampling (PEDS) has the advantage of sampling eDNA over a longer period and being less sensitive to varying amounts of circulating eDNA. The objective was to evaluate the effectiveness of PEDS in capturing eDNA from parasites and intermediate hosts. Various resins (10) and filter materials (20) were evaluated in the laboratory by exposure to free DNA and infected snails in water tanks, for various periods, with DNA extraction using the CTAB method and PCR amplification of parasites and intermediate host snails. The best results were achieved with Whatman 5 filter paper and Amberlite XAD-4 resin, which were evaluated under field conditions in Mozambique, endemic for schistosomiasis. The PEDS remained in situ for one to 16 days and it was possible to detect Schistosoma spp. and intermediate hosts’ DNA by PCR with similar results for resin and filter paper. With the XAD4 resin, 11.1% of the samples were positive for Biomphalaria sp. and 61.1% for Bulinus sp., while 16.6% of the samples were positive for S. mansoni and 94.4% for S. haematobium. For filter No. 5 samples, 11.1% were positive for Bulinus sp. and 14.8% for Biomphalaria sp., and 55.5% for S. haematobium. A sample with S. bovis DNA was detected. Low-cost PEDS have proven to be a good alternative to water filtration for eDNA capture, particularly Whatman 5 filter paper, which is easy to obtain, and can be deployed in the field for several days without being damaged. Monitoring strategies that include PEDS can reduce the costs and effort associated with snail intermediate host detection and population surveys.