يصف البروتوكول الحالي طريقة لحقن أجنة القراد. حقن الأجنة هو الأسلوب المفضل للتلاعب الجيني لتوليد خطوط معدلة وراثيا.
مقالة منهجية
يصف البروتوكول الحالي طريقة لحقن أجنة القراد. حقن الأجنة هو الأسلوب المفضل للتلاعب الجيني لتوليد خطوط معدلة وراثيا.
يمكن للقراد أن ينقل العديد من مسببات الأمراض الفيروسية والبكتيرية والأولية ، وبالتالي يعتبر ناقلات ذات أهمية طبية وبيطرية. على الرغم من العبء المتزايد للأمراض التي تنقلها القراد ، فقد تخلفت الأبحاث على القراد عن ناقلات الأمراض الحشرية بسبب التحديات في تطبيق أدوات التحول الجيني للدراسات الوظيفية على البيولوجيا الفريدة للقراد. تحظى التدخلات الجينية بالاهتمام للحد من الأمراض التي ينقلها البعوض. ومع ذلك ، فإن تطوير مثل هذه التدخلات يتطلب تحولا مستقرا للخط الجرثومي عن طريق حقن الأجنة. مثل هذه التقنية لحقن الجنين غير موجودة في chelicerates ، بما في ذلك القراد. هناك عدة عوامل ، مثل طبقة الشمع السميكة الخارجية على أجنة القراد ، والمشيمية الصلبة ، والضغط العالي داخل البيضاوي ، هي بعض العقبات التي منعت سابقا تطور بروتوكول حقن الأجنة في القراد. لقد تغلب العمل الحالي على هذه العقبات ، ويتم وصف تقنية حقن الأجنة للقراد ذو الأرجل السوداء ، Ixodes scapularis ، هنا. يمكن استخدام هذه التقنية لتوصيل المكونات ، مثل CRISPR / Cas9 ، لتحويلات الخط الجرثومي المستقرة.
القراد هي ناقلات ذات أهمية طبية وبيطرية ، قادرة على نقل مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض الفيروسية والبكتيرية والبروتوزوان والديدان الخيطية1،2. في شرق الولايات المتحدة ، يعد القراد ذو الأرجل السوداء ، Ixodes scapularis ، ناقلا مهما لمرض لايم (LD) الممرض ، اللولبي Borrelia burgdorferi. يتم الإبلاغ عن أكثر من 400000 حالة من LD كل عام في الولايات المتحدة ، مما يجعلها أكبر الأمراض المعدية المنقولة بالنواقل في الولايات المتحدة1. بالإضافة إلى B. burgdorferi ، تنتقل ستة كائنات دقيقة أخرى بواسطة I. scapularis - بما في ذلك أربعة بكتيريا (Anaplasma phagocytophilum و B. mayonii و B. miyamotoi و Ehrlichia muris eauclarensis) ، وطفيلي أولي واحد (Babesia microti) ، وفيروس واحد (فيروس Powassan) ، مما يجعل هذا النوع من القراد مصدر قلق كبيرللصحة العامة 3 . في حين أن الأمراض التي تنقلها القراد أصبحت أكثر انتشارا في السنوات الأخيرة ، فقد تراجعت الأبحاث على القراد عن ناقلات المفصليات الأخرى ، مثل البعوض ، بسبب البيولوجيا الفريدة للقراد والتحديات المرتبطة بتطبيق الأدوات الجينومية الجينية والوظيفية 4,5.
وقد جعلت تقنيات تحرير الجينات، وخاصة كريسبر/كاس9، الآن دراسات الجينوم الوظيفي ممكنة في الكائنات غير النموذجية. لإنشاء طفرات وراثية في الكائن الحي ، يظل حقن الجنين هو الطريقة المفضلة لتقديم تركيبات لتغيير الخط الجرثومي6،7،8،9. ومع ذلك ، حتى وقت قريب4 ، كان بيض القراد يعتبر صعبا للغاية أو حتى مستحيلا للحقن دون قتل الجنين10,11. كانت طبقة الشمع السميكة على البيض ، والمشيمية الصلبة ، والضغط العالي داخل البيضاوي بعض العقبات الرئيسية التي منعت حقن الجنين في القراد. يودع الكتفي البالغ الذي يتغذى على الدم مخلبا واحدا يصل إلى 2000 بيضة12 على مدار 3-4 أسابيع (حوالي 100 بيضة / يوم). يتم وضع البيض منفردا ، ويتم تغليف كل بيضة بالشمع الذي يفرزه نتوءات أو "قرون" عضو Gené الغدي13،14،15 من الأم. يحمي هذا الشمع البيض من الجفاف ويحتوي على مركبات مضادة للميكروبات15. لحقن بيض القراد بنجاح ، من المهم إزالة طبقة الشمع ، وتليين المشيم ، وتجفيف البيض لتقليل الضغط داخل البيضاوي حتى لا يؤدي الحقن إلى إتلاف البويضة بشكل لا رجعة فيه. فهم الأهمية الحاسمة لحقن الأجنة لنجاح تحويل الخط الجرثومي ، تم تطوير بروتوكول ل I. scapularis ، والذي يمكن استخدامه لتقديم بنية CRISPR / Cas9 وتوليد طفرات جرثومية مستقرة4. بالإضافة إلى مساهمته في أبحاث I. scapularis ، يمكن أيضا تحسين هذا البروتوكول لأنواع القراد الأخرى.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم شراء البالغين Ixodes scapularis إما من جامعة ولاية أوكلاهوما (OSU) أو تربيتهم في جامعة نيفادا ، رينو (UNR) (بروتوكول IACUC # 21-001-1118).
1. إعداد القراد الإناث لجمع الأجنة
ملاحظة: لجمع البيض من العمر المناسب ، من المهم مزامنة وضع البيض. على الرغم من أن إشارات وضع البيض في القراد لا تزال غير واضحة ، في ظل الظروف الحشرية القياسية (درجة حرارة 27 درجة مئوية ورطوبة نسبية >90٪ (RH)) ، تبدأ إناث I. scapularis في وضع البيض بعد حوالي 8 أيام من انفصال المضيف. يمكن إطالة هذا الجدول الزمني عن طريق تخزين الإناث المليئة عند 4 درجات مئوية. لقد قمنا بتخزين الإناث التي تتغذى على الدم في 4 درجات مئوية حتى 8 أسابيع دون أي تأثير سلبي على وضع البيض. قد تحتاج هذه الشروط إلى تعديل لكل حشرة.
2. علاج الجنين للحقن المجهرية
3. إعداد إبر الحقن
4. إعداد الشريحة للحقن المجهري
5. الحقن المجهرية للجنين
6. رعاية الأجنة بعد الحقن
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم وصف بروتوكول حقن الأجنة الناجح ل I. scapularis في هذه المقالة. تم الاحتفاظ بالإناث التي تضع البيض في رطوبة عالية لتجنب جفاف البيض المشمع جزئيا. تمت إزالة طبقة الشمع لحقن أجنة القراد عن طريق استئصال عضو الجين (غدة الشمع) للأنثى الجاذبة (الشكل 1A-E). استخدمنا إبر زجاجية من سيليكات الألومنيوم ذات رقبة أقصر (الشكل 2). كان هذا الشكل مثاليا لحقن بيض القراد لأنه يمكن أن يتحمل الضغط بشكل أفضل من الإبرة الطويلة (المدببة) المس...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هذا هو البروتوكول الأول الذي تم تطويره لحقن أجنة القراد المبكرة بنجاح. تم تحقيق معدل البقاء على قيد الحياة ~ 4٪ -8٪ ، وهو ما يمكن مقارنته بحقن الجنين في نماذج الحشرات الراسخةالأخرى 5.
نظرا لأن هذا هو البروتوكول الأولي ، فمن المتوقع أن يتم تحسين هذا البروتوكول وتخصصه لأنواع القراد الفردية. على وجه الخصوص ، يختلف توقيت الحقن من نوع إلى آخر ، اعتمادا على التطور الجنيني ، وخاصة توقيت الخلوية. تشير البيانات الأولية إلى أن بيض I. scapularis لا يمر بتقسيم نووي سريع في...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
يعترف المؤلفون ب Channa Aluvihare و Youns Gebermicale، ITF، UMD، للحصول على البصيرة والدعم خلال المرحلة الأولية من تطوير البروتوكول. كانت إبر التنغستن هدية سخية من ديفيد أوبروشتا، الITF، UMD. نحن ممتنون للدكتور لاديسلاف سيمو لاختبار هذا البروتوكول في I. ricinus وللمناقشات الثاقبة. تم تمويل هذا المشروع من قبل NIH-NIAID R21AI128393 ومؤسسة بليموث هيل ، نيويورك إلى MG-N ، وصناديق بدء التشغيل من جامعة نيفادا إلى AN، ومنحة المؤسسة الوطنية للعلوم رقم 2019609 إلى MG-N و AN، ومنحة نظير إلى نظير من IGTRCN إلى AS.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| الشعيرات الدموية سيليكات الألومنيوم ، مع خيوط | أدوات Sutter | AF100-64-10 | حقن الأجنة |
| كلوريد البنزالكونيوم 50٪ في الماء ، 25 جم | TCI-America | B0414 | علاج الأجنة ، 25 جم حوالي 25 مل |
| ورق ترشيح | Whatman | 1001-090 | رعاية ما بعد الحقن |
| ملقط | توماس Scientific | 300-101 | عضو الجين مناديل |
| مختبر | Genesee Scientific | 88-115 | |
| نصائح Microloader | Eppendorf | 930001007 | تحميل الإبر المسحوبة |
| Micromanipulator | أدوات Sutter | ROE-200 | حقن الأجنة |
| شرائح مجهرية - عادي ، حواف أرضية | Genesee Scientific | 29-100 | محاذاة الأجنة ، يفضل استخدام الحواف الأرضية ، يمكن أن تكون الحواف المشطوفة حجب البيض من العرض |
| NaCl | Research Products International | S23020-500.0 | علاج الأجنة |
| مجتذب الإبرة | أدوات Sutter | P-1000 | |
| شريط دائم على الوجهين | سكوتش | 34-8716-3417-5 | محاذاة الأجنة |
| لوحات بتري | جينيسي العلمية | 32-107G | رعاية ما بعد الحقن |
| Tegaderm / شفاف خلع الملابس 3M | Healthcare | 1628 | محاذاة الأجنة |
| إبر التنغستن | أدوات العلوم الدقيقة | 10130-10 | التلاعب بأعضاء الجين |
| سلك التنغستن | Amazon | B08DNT7ZK3 | التلاعب بأعضاء الجين |
| XenoWorks Digital Microinquor | أدوات Sutter | حقن الأجنة | MPC-200 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن