Recent studies suggest that insulin-degrading enzyme (IDE) in neurons and microglia degrades Aβ, the principal component of β-amyloid and one of the neuropathological hallmarks of Alzheimer's disease (AD). We performed parametric and nonparametric linkage analyses of seven genetic markers on chromosome 10q, six of which map near the IDE gene, in 435 multiplex AD families. These analyses revealed significant evidence of linkage for adjacent markers (D10S1671, D10S583, D10S1710, and D10S566), which was most pronounced in late-onset families. Furthermore, we found evidence for allele-specific association between the putative disease locus and marker D10S583, which has recently been located within 195 kilobases of the IDE gene.

Manipulating M factor alters mosquito sex Female mosquitoes feed on blood and in so doing transmit pathogens to millions annually. Although the molecular mechanism for determining sex in many animals is known, the specific factors in mosquitoes have been elusive. This is because sex determination in insects involves a section of the genome that is highly repetitive. Hall et al. now identify a male-determining factor (M factor) in Aedes aegypti. Manipulation of the M factor produced sex-change phenotypes. Knocking out the gene Nix resulted in feminized males, and ectopic expression gave masculinized females. These findings should help to advance strategies for converting female mosquitoes into nonbiting males. Science , this issue p. 1268

Abstract Genetic manipulation of Aedes aegypti is key to developing a deeper understanding of this insects’ biology, vector-virus interactions and makes future genetic control strategies possible. Despite some advances, this process remains laborious and requires highly skilled researchers and specialist equipment. Here we present two improved methods for genetic manipulation in this species. Use of transgenic lines which express Cre recombinase allowed, by simple crossing schemes, germline or somatic recombination of transgenes, which could be utilized for numerous genetic manipulations. PhiC31 integrase based methods for site-specific integration of genetic elements was also improved, by developing a plasmid which expresses PhiC31 when injected into early embryos, eliminating the need to use costly and unstable mRNA as is the current standard.

Abstract Multiple viruses cause a phenomenon termed superinfection exclusion whereby a currently infected cell is resistant to secondary infection by the same or a closely related virus. In alphaviruses, this process is thought to be mediated, at least in part, by the viral protease (nsP2) which is responsible for processing the non-structural polyproteins (P123 and P1234) into individual proteins (nsP1-nsP4), forming the viral replication complex. Taking a synthetic-biology approach, we mimicked this naturally occurring phenomenon by generating a superinfection exclusion-like state in Aedes aegypti mosquitoes, rendering them refractory to alphavirus infection. By artificially expressing Sindbis virus (SINV) and chikungunya virus (CHIKV) nsP2 in mosquito cells and transgenic mosquitoes, we demonstrated a reduction in both SINV and CHIKV viral replication rates in cells following viral infection as well as reduced infection prevalence, viral titres and transmission potential in mosquitoes.

Abstract Lumpy skin disease virus (LSDV), a poxvirus that causes severe disease in cattle, has in the last few years rapidly extended its distribution from Africa and the Middle East into Europe, Russia, and across Asia. LSDV is believed to be primarily spread mechanically by blood-feeding arthropods, however the exact mode of arthropod transmission, the relative ability of different arthropod species to acquire and retain the virus, as well as their comparative importance for LSDV transmission, remain poorly characterised. Since the vector-borne nature of LSDV transmission is believed to have enabled the rapid geographic expansion of this virus, the lack of quantitative evidence on LSDV transmission has impeded effective control of the disease during the current epidemic. Obtaining high quality data on virus transmission by arthropods is challenging, and practical limitations often result in inadequate arthropod numbers or model hosts, limiting the transferability of experimental findings to the natural transmission scenario. We have addressed these limitations in this study. Using a highly representative bovine experimental model of lumpy skin disease we allowed four representative vector species ( Aedes aegypti, Culex quinquefasciatus, Stomoxys calcitrans and Culicoides nubeculosus ) to blood-feed on LSDV-inoculated cattle in order to examine the acquisition and retention of LSDV by these species in unprecedented detail. We found the probability of LSDV transmission from clinical cattle to vector correlated with disease severity. Subclinical disease was more common than clinical disease in the inoculated cattle, however the probability of vectors acquiring LSDV from subclinical animals was very low. All four potential vector species studied had a similar rate of acquisition of LSDV after feeding on the host, but Aedes aegypti and Stomoxys calcitrans retained the virus for a longer time, up to 8 days. There was no evidence of virus replication in the vector, consistent with mechanical rather than biological transmission. The parameters obtained in the in-vivo transmission experiments subsequently enabled enhanced modelling approaches to determine the basic reproduction number of LSDV in cattle mediated by each of the insect species. This was highest for Stomoxys calcitrans (19.1), C. nubeculosus (7.4), and Ae. aegypti (2.4), surprisingly indicating these three species are all potentially efficient transmitters of LSDV. These results reveal that currently applied LSDV control measures such as stamping out of all cattle on affected premises or insect control measures targeting single species need to be urgently reconsidered. Overall our studies have highlighted that the combination of highly relevant in-vivo experiments and mathematical modelling can be directly applied to devise evidence-based proportionate and targeted control programmes.

Abstract The ability to control gene expression is pivotal in genetic engineering and synthetic biology. However, in most non-model and pest insect species, empirical evidence for predictable modulation of gene expression levels is lacking. This knowledge gap is critical for genetic control systems, particularly in mosquitoes, where transgenic methods offer novel routes for pest control. Commonly, the choice of RNA polymerase II promoter (Pol II) is the primary method for controlling gene expression, but the options are limited. To address this, we developed a systematic approach to characterize modifications in translation initiation sequences (TIS) and 3’ untranslated regions (UTR) of transgenes, enabling the creation of a toolbox for gene expression modulation in mosquitoes and potentially other insects. The approach demonstrated highly predictable gene expression changes across various cell lines and promoter sequences, representing a significant advancement in mosquito synthetic biology gene expression. tools. Abstract Figure

Abstract Molecular tools for modulating transgene expression in Aedes aegypti are few. Here we demonstrate that adjustments to the AePUb promoter length can alter expression levels of two reporter proteins in Ae. aegypti cell culture and in mosquitoes. This provides a simple means for increasing or decreasing expression of a gene of interest and easy translation from cells to whole insects.

Abstract Zika virus (ZIKV) is a recently re-emerged flavivirus transmitted primarily through the bite of an infected mosquito, Aedes aegypti being the main vector. ZIKV infection is associated with a range of adverse effects; infection during pregnancy can lead to foetal abnormalities, including microcephaly. Lacking a licensed vaccine, or specific therapeutics, control of ZIKV transmission focuses on vector control. However, in most transmission settings, current methods are insufficient to successfully control ZIKV, or other similarly-transmitted arboviruses such as dengue and chikungunya viruses. This has stimulated interest in genetics-based methods, either to reduce the number of mosquitoes (“population suppression”), or to make mosquitoes less able to transmit (“population modification”). Here, we describe a method to selectively eliminate infected mosquitoes, using a virus sensor inserted into the mosquito genome and coupled to a quorum-counting lethal effector. In mosquitoes, ZIKV normally establishes persistent, lifelong infection; survival of these infected mosquitoes is crucial to transmission potential. Correspondingly, removal of infected mosquitoes can reduce vectorial capacity of a mosquito population, i.e. ability to transmit. Since relatively few mosquitoes become infected, typically <2%, engineered hypersensitivity to ZIKV would have only a modest population-level fitness cost, and lower still if transmission were successfully reduced by such means.