The mosquito-borne Zika virus (ZIKV) is responsible for an explosive ongoing outbreak of febrile illness across the Americas. ZIKV was previously thought to cause only a mild, flu-like illness, but during the current outbreak, an association with Guillain–Barré syndrome and microcephaly in neonates has been detected. A previous study showed that ZIKV requires murine adaptation to generate reproducible murine disease. In our study, a low-passage Cambodian isolate caused disease and mortality in mice lacking the interferon (IFN) alpha receptor (A129 mice) in an age-dependent manner, but not in similarly aged immunocompetent mice. In A129 mice, viremia peaked at ∼10 7 plaque-forming units/mL by day 2 postinfection (PI) and reached high titers in the spleen by day 1. ZIKV was detected in the brain on day 3 PI and caused signs of neurologic disease, including tremors, by day 6. Robust replication was also noted in the testis. In this model, all mice infected at the youngest age (3 weeks) succumbed to illness by day 7 PI. Older mice (11 weeks) showed signs of illness, viremia, and weight loss but recovered starting on day 8. In addition, AG129 mice, which lack both type I and II IFN responses, supported similar infection kinetics to A129 mice, but with exaggerated disease signs. This characterization of an Asian lineage ZIKV strain in a murine model, and one of the few studies reporting a model of Zika disease and demonstrating age-dependent morbidity and mortality, could provide a platform for testing the efficacy of antivirals and vaccines.

Zika virus (ZIKV; genus Flavivirus, family Flaviviridae) is maintained in a zoonotic cycle between arboreal Aedes spp. mosquitoes and nonhuman primates in African and Asian forests. Spillover into humans has been documented in both regions and the virus is currently responsible for a large outbreak in French Polynesia. ZIKV amplifications are frequent in southeastern Senegal but little is known about their seasonal and spatial dynamics. The aim of this paper is to describe the spatio-temporal patterns of the 2011 ZIKV amplification in southeastern Senegal.Mosquitoes were collected monthly from April to December 2011 except during July. Each evening from 18:00 to 21:00 hrs landing collections were performed by teams of 3 persons working simultaneously in forest (canopy and ground), savannah, agriculture, village (indoor and outdoor) and barren land cover sites. Mosquitoes were tested for virus infection by virus isolation and RT-PCR. ZIKV was detected in 31 of the 1,700 mosquito pools (11,247 mosquitoes) tested: Ae. furcifer (5), Ae. luteocephalus (5), Ae. africanus (5), Ae. vittatus (3), Ae. taylori, Ae. dalzieli, Ae. hirsutus and Ae. metallicus (2 each) and Ae. aegypti, Ae. unilinaetus, Ma. uniformis, Cx. perfuscus and An. coustani (1 pool each) collected in June (3), September (10), October (11), November (6) and December (1). ZIKV was detected from mosquitoes collected in all land cover classes except indoor locations within villages. The virus was detected in only one of the ten villages investigated.This ZIKV amplification was widespread in the Kédougou area, involved several mosquito species as probable vectors, and encompassed all investigated land cover classes except indoor locations within villages. Aedes furcifer males and Aedes vittatus were found infected within a village, thus these species are probably involved in the transmission of Zika virus to humans in this environment.

Abstract Pathogens originating from wildlife (zoonoses) pose a significant public health burden, comprising the majority of emerging infectious diseases. Efforts to control and prevent zoonotic disease have traditionally focused on animal-to-human transmission, or “spillover”. However, in the modern era, increasing international mobility and commerce facilitate the spread of infected humans, non-human animals (hereafter animals), and their products worldwide, thereby increasing the risk that zoonoses will be introduced to new geographic areas. Imported zoonoses can potentially ‘spill back’ to infect local wildlife—a danger magnified by urbanization and other anthropogenic pressures that increase contacts between human and wildlife populations. In this way, humans can function as vectors, dispersing zoonoses from their ancestral enzootic systems to establish reservoirs elsewhere in novel animal host populations. Once established, these enzootic cycles are largely unassailable by standard control measures and have the potential to feed human epidemics. Understanding when and why translocated zoonoses establish novel enzootic cycles requires disentangling ecologically complex and stochastic interactions between the zoonosis, the human population, and the natural ecosystem. We address this challenge by delineating potential ecological mechanisms affecting each stage of enzootic establishment—wildlife exposure, enzootic infection, and persistence—applying existing ecological concepts from epidemiology, invasion biology, and population ecology. We ground our study in the neotropics, where four arthropod-borne viruses (arboviruses) of zoonotic origin—yellow fever, dengue, chikungunya, and Zika viruses—have separately been introduced into the human population. This paper is a step towards developing a framework for predicting and preventing novel enzootic cycles in the face of zoonotic translocations.

Mosquito-borne dengue (DENV) and Zika (ZIKV) viruses originated in Old World sylvatic cycles involving monkey hosts, spilled over into human transmission, and were translocated to the Americas, creating potential for spillback into neotropical sylvatic cycles. Studies of the trade-offs that shape within-host dynamics and transmission of these viruses are lacking, hampering efforts to predict spillover and spillback. We exposed native (cynomolgus macaque) or novel (squirrel monkey) hosts to mosquitoes infected with either sylvatic DENV or ZIKV and monitored viremia, natural killer cells, transmission to mosquitoes, cytokines, and neutralizing antibody titers. Unexpectedly, DENV transmission from both host species occurred only when serum viremia was undetectable or near the limit of detection. ZIKV replicated in squirrel monkeys to much higher titers than DENV and was transmitted more efficiently but stimulated lower neutralizing antibody titers. Increasing ZIKV viremia led to greater instantaneous transmission and shorter duration of infection, consistent with a replication-clearance trade-off.

Abstract Beginning December 2016, sylvatic yellow fever (YF) outbreaks spread into southeastern Brazil, and Minas Gerais state experienced two sylvatic YF waves (2017 and 2018). Following these massive YF waves, we screened 187 free-living non-human primate (NHPs) carcasses collected throughout the state between January 2019 and June 2021 for YF virus (YFV) using qPCR. One sample belonging to a Callithrix , collected in June 2020, was positive for YFV. The viral strain belonged to the same lineage associated with 2017-2018 outbreaks, showing the continued enzootic circulation of YFV in the state. Next, using data from 781 NHPs carcasses collected in 2017-18, we used generalized additive mixed models (GAMMs) to identify the spatiotemporal and host-level drivers of YFV infection and intensity (an estimation of genomic viral load in the liver of infected NHP). Our GAMMs explained 65% and 68% of variation in virus infection and intensity, respectively, and uncovered strong temporal and spatial patterns for YFV infection and intensity. NHP infection was higher in the eastern part of Minas Gerais state, where 2017-2018 outbreaks affecting humans and NHPs were concentrated. The odds of YFV infection were significantly lower in NHPs from urban areas than from urban-rural or rural areas, while infection intensity was significantly lower in NHPs from urban areas or the urban-rural interface relative to rural areas. Both YFV infection and intensity were higher during the warm/rainy season compared to the cold/dry season. The higher YFV intensity in NHPs in warm/rainy periods could be a result of higher exposure to vectors and/or higher virus titers in vectors during this time resulting in the delivery of a higher virus dose and higher viral replication levels within NHPs. Further studies are needed to better test this hypothesis and further compare the dynamics of YFV enzootic cycles between different seasons. Author Summary In 2017 and 2018 massive sylvatic yellow fever (YF) outbreaks took place in Minas Gerais Brazil. To investigate yellow fever virus (YFV) circulation following these massive outbreaks, we investigated samples from 187 free-living non-human primate (NHPs) collected between January 2019 and June 2021. One sample belonging to a Callithrix , collected in June 2020 was positive for YFV. This virus was closely related to YFV from previous outbreaks (2017-2018) showing the continued enzootic circulation of YFV in the state. Next, we investigated the drivers of YFV infection and intensity (an estimation of viral load in each infected NHP) during the 2017-18 outbreaks. The odds of YFV infection in NHPs were lower in urban areas compared to rural ones as expected in sylvatic cycles. There were strong temporal and spatial patterns were observed for YFV infection and intensity, especially in the eastern part of Minas Gerais state. The higher YFV infection and intensity observed during the warm/rainy season (as opposed to the cold/dry one) could be related to higher exposure to vectors and/or higher virus titers in vectors during this time. The possible delivery of a higher virus dose in NHPs could lead to higher viral replication levels within NHPs explaining the higher intensity of infection during warm/rainy season. Further studies are needed to better test this hypothesis and further compare the dynamics of YFV enzootic cycles between different seasons.

Abstract Antiviral therapies are urgently needed to treat infections with flaviviruses such as Zika (ZIKV) and dengue (DENV) virus. Repurposing FDA-approved compounds could provide the fastest route to alleviate the burden of flaviviral diseases. In this study, three fluoroquinolones, enoxacin, difloxacin and ciprofloxacin, curtailed replication of flaviviruses ZIKV, DENV, Langat (LGTV) and Modoc (MODV) in HEK-293 cells at low micromolar concentrations. Time-of-addition assays revealed that enoxacin suppressed ZIKV replication when added at 6 hours post-infection, suggesting inhibition of an intermediate step in the virus life cycle, whereas ciprofloxacin and difloxacin had a wider window of efficacy of 2, 6, and 8 hours post-infection for difloxacin and 2 to 8 hours post-infection for ciprofloxacin. The efficacy of enoxacin to suppress ZIKV replication in 5-week-old A129 mice was evaluated in two experiments. First, mice were infected with 1×10 5 plaque-forming units (pfu) ZIKV FSS13025 (n=20) or PBS (n=11) on day 0 and subsets were treated with enoxacin at 10mg/kg or 15mg/kg or diluent orally twice daily on days 1-5. Treated and control mice did not differ in weight change or virus titer in serum or brain. Mice treated with enoxacin showed a significant, 5-fold decrease in ZIKV titer in testes relative to controls. Second, mice were infected with 1×10 2 pfu ZIKV (n=13) or PBS (n=13) on day 0 and subsets were treated with 15mg/kg oral enoxacin or diluent twice daily on days 0 (pre-treatment) and 1-5. Mice treated with enoxacin showed a significant, 2.5-fold decrease in ZIKV titer in testes relative to controls, while weight and viral load in the serum, brain, and liver did not differ between treated and control mice. Enoxacin efficacy in cultured murine Sertoli cells was not enhanced compared to efficacy in HEK-293 cells. ZIKV can be sexually transmitted, so reduction of titer in the testes by enoxacin should be further investigated. Author Summary Flaviviruses such as Zika and dengue virus pose a significant threat to public health worldwide, and there are currently no antiviral therapies to treat any flaviviral infection. Repurposing FDA-approved drugs as anti-flaviviral therapies can accelerate clinical use. We demonstrated that fluoroquinolone antibiotics exhibit anti-flaviviral efficacy, suppressing flavivirus replication in cultured human cells. Additionally, we found that the fluoroquinolone enoxacin suppressed Zika virus replication in mouse testes. While Zika virus is primarily transmitted via mosquitoes, the virus also undergoes sexual transmission. The importance of sexual transmission for the overall epidemiology of the virus remains unclear; nonetheless all routes of potential transmission to pregnant women are of concern as fetal infection in utero can have devastating effects. Thus, our data indicate that fluoroquinolones hold promise for treatment of flaviviral infections, particularly infection of the testes by Zika virus, and that this class of drugs warrants further study.

In the CRISPR-Cas systems, Cas13a is an RNA-guided RNA nuclease specifically targeting single strand RNA. We developed a Cas13a mediated CRISPR interference tool to target mRNA for gene silencing in mosquitoes. The machinery was tested in two mosquito species. A Cas13a expressing plasmid was delivered to mosquitoes by intrathoracic injection, and Cas13a transcripts were detectable at least10 days post-delivery. In Anopheles gambiae , vitellogenin gene was silenced by Vg -crRNA injection two hours post-blood meal, which was accompanied by a significant reduction in egg production. In Aedes aegypti , the α- and δ-subunits of COPI genes were silenced by a post-blood meal crRNA injection, which resulted in mortality and fragile midguts, reproducing a phenotype reported previously. Co-silencing genes simultaneously is achievable when a cocktail of target crRNAs is given. No detectable collateral cleavages of non-target transcripts were observed in the study. This study adds a programmable CRISPR tool to manipulate RNA in mosquitoes.

Zika virus (ZIKV) originated and continues to circulate in a sylvatic transmission cycle between non-human primate hosts and arboreal mosquitoes in tropical Africa. Recently ZIKV invaded the Americas, where it poses a threat to human health, especially to pregnant women and their infants. Here we examine the risk that ZIKV will establish a sylvatic cycle in the Americas, focusing on Brazil. We review the natural history of sylvatic ZIKV and present a mathematical dynamic transmission model to assess the probability of establishment of a sylvatic ZIKV transmission cycle in non-human primates and/or other mammals and arboreal mosquito vectors in Brazil. Brazil is home to multiple species of primates and mosquitoes potentially capable of ZIKV transmission, though direct assessment of host competence (ability to mount viremia sufficient to infect a feeding mosquito) and vector competence (ability to become infected with ZIKV and disseminate and transmit upon subsequent feedings) of New World species is lacking. Modeling reveals a high probability of establishment of sylvatic ZIKV across a large range of biologically plausible parameters. Probability of establishment is dependent on host population sizes and birthrates and ZIKV force of infection, but a network of as few as 6,000 primates with 10,000 mosquitoes is capable of supporting establishment of a ZIKV sylvatic cycle. Research on the susceptibility of New World monkeys or other small mammals to ZIKV, on the vector competence of New World Aedes, Sabethes, and Haemagogus mosquitoes for ZIKV, and on the geographic range of these species is urgently needed. A sylvatic cycle of ZIKV would make future elimination efforts in the Americas practically impossible, and paints a dire situation for the epidemiology of ZIKV and ending the ongoing outbreak of congenital Zika syndrome.

Abstract The contact structure between vertebrate hosts and arthropod vectors plays a key role in the spread of arthropod-borne viruses (arboviruses); thus, it is important to determine whether arbovirus infection of either host or vector alters vector feeding behavior. Here we leveraged a study of the replication dynamics of two arboviruses isolated from their ancestral cycles in paleotropical forests, sylvatic dengue-2 (DENV-2) and Zika (ZIKV), in one non-human primate (NHP) species from the paleotropics (cynomolgus macaques, Macaca fascicularis ) and one from the neotropics (squirrel monkeys, Saimiri boliviensis ) to test the effect of both vector and host infection with each virus on completion of blood feeding (engorgement) of the mosquito Aedes albopictus . Although mosquitoes were starved and given no choice of hosts, engorgement rates varied dramatically, from 0% to 100%. While neither vector nor host infection systematically affected engorgement, NHP species and body temperature at the time of feeding did. We also interrogated the effect of repeated mosquito bites on cytokine expression and found that epidermal growth factor (EGF) and macrophage migration inhibitory factor (MIF) concentrations were dynamically associated with exposure to mosquito bites. This study highlights the importance of incorporating individual-level heterogeneity of vector biting in arbovirus transmission models.

Abstract Forest edges, where humans, mosquitoes, and wildlife interact, may serve as a nexus for zoonotic arbovirus exchange. Although often treated as uniform interfaces, the landscape context of edge habitats can greatly impact ecological interactions. Here, we investigated how the landscape context of forest edges shapes mosquito community structure in an Amazon rainforest reserve near the city of Manaus, Brazil, using hand-nets to sample mosquitoes at three distinct forest edge types. Sampling sites were situated at edges bordering urban land cover, rural land cover, and natural treefall gaps, while sites in continuous forest served as controls. Community composition differed substantially among edge types, with rural edges supporting the highest species diversity. Rural edges also provided suitable habitat for forest specialists, including key sylvatic vectors, of which Haemagogus janthinomys was the most abundant species sampled overall. Our findings emphasize the importance of landscape context in assessing pathogen emergence risk at forest edges.