Defining the complex dynamics of Zika virus (ZIKV) infection in pregnancy and during transmission between vertebrate hosts and mosquito vectors is critical for a thorough understanding of viral transmission, pathogenesis, immune evasion, and potential reservoir establishment. Within-host viral diversity in ZIKV infection is low, which makes it difficult to evaluate infection dynamics. To overcome this biological hurdle, we constructed a molecularly barcoded ZIKV. This virus stock consists of a synthetic swarm whose members are genetically identical except for a run of eight consecutive degenerate codons, which creates approximately 64,000 theoretical nucleotide combinations that all encode the same amino acids. Deep sequencing this region of the ZIKV genome enables counting of individual barcode clonotypes to quantify the number and relative proportions of viral lineages present within a host. Here we used these molecularly barcoded ZIKV variants to study the dynamics of ZIKV infection in pregnant and non-pregnant macaques as well as during mosquito infection/transmission. The barcoded virus had no discernible fitness defects in vivo, and the proportions of individual barcoded virus templates remained stable throughout the duration of acute plasma viremia. ZIKV RNA also was detected in maternal plasma from a pregnant animal infected with barcoded virus for 64 days. The complexity of the virus population declined precipitously 8 days following infection of the dam, consistent with the timing of typical resolution of ZIKV in non-pregnant macaques, and remained low for the subsequent duration of viremia. Our approach showed that synthetic swarm viruses can be used to probe the composition of ZIKV populations over time in vivo to understand vertical transmission, persistent reservoirs, bottlenecks, and evolutionary dynamics.

ABSTRACT Background Alzheimer’s disease (AD) is the most common aging-associated neurodegenerative disease; nevertheless, the etiology and progression of the disease is still incompletely understood. We have previously shown that the microbially-derived metabolite trimethylamine N -oxide (TMAO) is elevated in the cerebrospinal fluid (CSF) of individuals with cognitive impairment due to AD and positively correlates with increases in CSF biomarkers for tangle, plaque, and neuronal pathology. Objective We assessed the direct impact of TMAO on AD progression. Methods To do so, transgenic 5XFAD mice were supplemented with TMAO for 12 weeks. Results Oral TMAO administration resulted in significantly reduced neurite density in several regions of the brain, as assessed through quantitative brain microstructure imaging with neurite orientation dispersion and density imaging (NODDI) magnetic resonance imaging (MRI). Amyloid-β plaque mean intensity was reduced, while plaque count and size remained unaltered. Proteomics analysis of the cortex revealed that TMAO treatment impacted the expression of 31 proteins (1.5-fold cut-off) in 5XFAD mice, including proteins known to influence neuronal health and amyloid-β precursor protein processing. TMAO treatment did not alter astrocyte and microglial response (as determined by histological analysis) nor cortical synaptic protein expression. Conclusion These data suggest that elevated plasma TMAO impacts AD pathology via reductions in neurite density.

For more than three decades it has been recognized that small amounts of vector saliva can significantly alter the infectivity of vector-borne pathogens and subsequent in vivo dynamics. Mouse and nonhuman primate models now serve as useful platforms to study Zika virus (ZIKV) pathogenesis, candidate therapies, and vaccines, but they rely on needle inoculation of virus: the effects of mosquito-borne infection on disease outcome have not been explored in these models. To model vector-borne transmission of ZIKV in nonhuman primates, we infected Aedes aegypti mosquitoes with ZIKV and allowed them to feed on four ZIKV-naive rhesus macaques. We compared ZIKV replication kinetics and tissue distribution between animals that were subcutaneously inoculated with 104 plaque-forming units of ZIKV and those that were exposed via mosquito bite. Here, we show that infection via mosquito bite delays ZIKV replication to peak viral loads in rhesus macaques. Importantly, in mosquito-infected animals ZIKV tissue distribution was limited to hemolymphatic tissues, female reproductive tract tissues, kidney, and liver, potentially emulating key features of human ZIKV infections, most of which are characterized by mild or asymptomatic disease. This newly developed system will be valuable for studying ZIKV disease because it more closely mimics human infection by mosquito bite than needle-based inoculations