Discovery and Characterization of Alongshan virus in Ticks and Comparative Transcriptomic Analysis of the Tick Immune Response to Arboviruses: Supplemental Material

Ebert, Cara, Leonie

Research Data 2025 CC BY-NC-ND 3.0

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Discovery and Characterization of Alongshan virus in Ticks and Comparative Transcriptomic Analysis of the Tick Immune Response to Arboviruses : Supplemental Material

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Arthropoden-übertragene Viren (Arboviren) sind eine vielfältige Gruppe von Viren, die von Arthropoden wie Mücken und Zecken übertragen werden und von denen viele eine erhebliche Gefahr für die Gesundheit von Mensch und Tier weltweit darstellen. Die zunehmende Bedrohung durch neu auftretende und wieder auftretende durch Zecken übertragene Viren unterstreicht die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung und Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Zecken und Viren. Der Klimawandel, Veränderungen des Ökosystems und der weltweite Reiseverkehr führen zu einer Ausbreitung der Zeckenpopulationen und der von ihnen übertragenen Krankheitserreger, sodass die frühzeitige Erkennung und Charakterisierung neuartiger Viren unerlässlich ist. Ein solches potenziell durch Zecken übertragenes Virus ist das Alongshan-Virus (ALSV), das erstmals bei Menschen mit fieberhaften Erkrankungen und einer Vorgeschichte von Zeckenstichen in China identifiziert wurde. Seit seiner Entdeckung wurde das ALSV in Stechmücken, Wild- und Nutztieren nachgewiesen, am häufigsten jedoch in Zecken in Europa und Asien. Obwohl es sowohl Säugetier- als auch Zeckenzellen infizieren kann, scheint seine Replikation in Säugetierzellen begrenzt zu sein. Das ALSV ist ein segmentiertes RNA-Virus, das mit den unsegmentierten Orthoflaviviren verwandt ist, einer Gruppe, zu der mehrere Arboviren gehören, die für schwere menschliche Krankheiten verantwortlich sind, wie Orthoflavivirus encephalitidis (das Frühsommer Meningoenzephalitis-Virus, FSMEV). Das FSMEV wird hauptsächlich durch Zecken der Gattung Ixodes übertragen, die auch als Reservoir dienen, während der natürliche Zyklus des Virus durch kleine Nagetiere aufrechterhalten wird. Im Gegensatz zu Säugetieren, die sowohl über eine angeborene als auch eine adaptive Immunität verfügen, haben Zecken nur ein angeborenes Immunsystem und nutzen physische, zelluläre und humorale Abwehrmechanismen, um Krankheitserreger zu bekämpfen. Viren haben jedoch Strategien entwickelt, um diese Immunabwehr zu umgehen oder zu manipulieren, was ihre Replikation und ihre Übertragung erleichtert.

In dieser Studie wurden Zecken in Niedersachsen gesammelt und auf ALSV getestet. Das Virus wurde erfolgreich isoliert und nach dem Harz, wo es erstmals nachgewiesen wurde, als ALSV-Stamm „Harz Mountain“ (ALSV_HM) benannt. Experimentelle Studien zeigten, dass ALSV_HM in Ixodes ricinus, dem Hauptvektor von FSMEV in Deutschland, sowie in Dermacentor reticulatus replizieren kann. Unter Verwendung künstlicher Fütterungssysteme wurde die erfolgreiche Virusaufnahme, die Verbreitung im Zeckenkörper und die Übertragung während der Blutmahlzeit beobachtet. Weitere Untersuchungen des Wirtsspektrums ergaben ALSV-spezifische Antikörper bei Wild- und Nutztieren, was auf eine breitere Exposition und Verteilung der Wirte hindeutet.

Um die Biologie von ALSV und seine Wechselwirkungen mit Zeckenwirten weiter zu untersuchen, wurden Transkriptomstudien durchgeführt, bei denen die ALSV-Infektion von Zecken der Art Ixodes ricinus mit der des verwandten Arbovirus FSMEV verglichen wurde. Diese Analysen ergaben unterschiedliche Genexpressionsmuster, wobei sich nur fünf Gene zwischen den beiden Infektionsgruppen überschnitten. FSMEV regulierte hauptsächlich Immun- und Verdauungsgene, was seine Anpassung an den Wechsel zwischen Zecken- und Wirbeltierwirten widerspiegelt. Im Gegensatz dazu beeinflusste ALSV mehr Signal- und Infektionswege, was auf eine stärker spezialisierte Anpassung an Zecken hindeutet. Insgesamt liefert diese Studie neue Erkenntnisse über die Biologie von ALSV und legt den Grundstein für zukünftige Forschung zu Wirt-Erreger-Interaktionen.

Arthropod-borne viruses (arboviruses) are a diverse group of viruses transmitted by arthropods such as mosquitoes and ticks, many of which pose a significant threat to human and animal health worldwide. The increasing threat of emerging and re-emerging tick-borne viruses highlights the need for continued surveillance and research of tick-virus interactions. Climate change, ecosystem shifts and global travel are driving the expansion of tick populations and the pathogens they carry, making early detection and characterization of novel viruses essential. One such potential tick-borne virus is Alongshan virus (ALSV), which was first identified in humans with febrile illness and a history of tick bites in China. Since its discovery, ALSV has been found in mosquitoes, wildlife and livestock, but most commonly in ticks in Europe and Asia. While it can infect both mammalian and tick cells, its replication in mammalian cells appears to be limited. ALSV is a segmented RNA virus related to the unsegmented orthoflaviviruses, a group that includes several arboviruses responsible for serious human diseases such as Orthoflavivirus encephalitidis (tick-borne encephalitis virus, TBEV). TBEV is primarily transmitted byticks of the genus Ixodes, which also serve as reservoirs, while maintaining its natural cycle through small rodents. Unlike mammals, which rely on both innate and adaptive immunity, ticks have only an innate immune system and use physical, cellular and humoral defense mechanisms to combat pathogens. However, viruses have evolved strategies to evade or manipulate these immune defenses, facilitating their replication and transmission.

In this study, ticks were collected and tested for ALSV in Lower Saxony, Germany. The virus was successfully isolated and named ALSV strain “Harz Mountain” (ALSV_HM), after the Harz Mountains where it was first detected. Experimental studies showed that ALSV_HM could replicate in Ixodes ricinus, the primary vector of TBEV in Germany, as well as in Dermacentor reticulatus. Using artificial feeding systems, the successful virus uptake, dissemination throughout the tick body and transmission during blood meals was observed. Further investigation of the host range revealed ALSV-specific antibodies in wildlife and livestock, suggesting wider host exposure and distribution.

To further investigate the biology of ALSV and its interactions with tick hosts, transcriptomic studies were performed comparing ALSV infection of Ixodes ricinus ticks with the related arbovirus TBEV. These analyses revealed distinct gene expression patterns, with only five genes overlapping between the two infection groups. TBEV mainly regulated immune and digestive genes, reflecting its adaptation to switch between tick and vertebrate hosts. In contrast, ALSV affected more signaling and infection-related pathways, suggesting a more specialized adaptation to ticks. Overall, this study provides new insights into ALSV biology and lays the foundation for future research into host-pathogen interactions.