يصف هذا البروتوكول تجميع نظام هوائي لتوصيل الهواء المضغوط إلى إبرة أثناء عملية ميل الإبرة. يصف البروتوكول كذلك عملية الميلا لإنشاء إبر حقن مجهرية حادة وكيفية قياس حجم الفتحة النسبية للإبرة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول تجميع نظام هوائي لتوصيل الهواء المضغوط إلى إبرة أثناء عملية ميل الإبرة. يصف البروتوكول كذلك عملية الميلا لإنشاء إبر حقن مجهرية حادة وكيفية قياس حجم الفتحة النسبية للإبرة.
تعد إبر الحقن المجهري أداة حاسمة في توصيل كواشف تعديل الجينوم ، ومكونات كريسبر (الحمض النووي الريبي الموجه ، وبروتين Cas9 ، وقالب المانح) ، ومكونات نظام الترانسبوزون (البلازميدات و transposase mRNA) في أجنة الحشرات النامية. تعتبر إبر الحقن المجهري الحادة مهمة بشكل خاص أثناء توصيل هذه العوامل المعدلة لأنها تساعد في تقليل الضرر الذي يلحق بالجنين الذي يتم حقنه ، وبالتالي زيادة بقاء هذه الأجنة مقارنة بالحقن بإبر غير مشطوفة. علاوة على ذلك ، ينتج عن ميل الإبر إبر أكثر اتساقا من إبرة إلى إبرة مقارنة بالإبر المفتوحة عن طريق كسر طرف الإبرة بشكل عشوائي عن طريق تنظيف الطرف بجسم ما (جانب غطاء ، سطح الجنين المراد حقنه ، إلخ). تسمح عملية الميلا الرطب لإبر الحقن المجهري بهواء ضغط ثابت يتم توصيله إلى الإبرة للشخص الذي يثني الإبرة بمعرفة متى تكون الإبرة مفتوحة (وجود فقاعات) ويعطي أيضا مؤشرا نسبيا على حجم فتحة الإبرة. يمكن تحديد حجم الفتحة النسبية في الإبرة عن طريق ضبط ضغط الهواء الذي يتم توصيله إلى الإبرة حتى يتم الوصول إلى التوازن وتتوقف الفقاعات عن التدفق من طرف الإبرة. كلما انخفض الضغط الذي يتم عنده الوصول إلى التوازن ، زاد حجم الإبرة ؛ وعلى العكس من ذلك ، كلما زاد الضغط ، قل حجم الإبرة.
التعديل الوراثي للحشرات هو عملية تم تطويرها في الأصل في ذبابة الفاكهة بواسطة Rubin و Spradling ، وعلى مر السنين ، تم تعديل هذه العملية لإنشاء تعديلات وراثية في الأنواع الأخرى1. تعتمد العملية على التسليم الدقيق لمكونات التعديل التي يتم حقنها في الأجنة في نافذة زمنية ومكانية محددة داخل الجنينالنامي 2،3،4. تعتبر إبر الحقن المجهري الحادة أداة حاسمة في عملية التعديل الوراثي لبعض الحشرات ، مثل البعوض4،5،6،7،8،9 وذباب الرمل10 بينما ليست حرجة للحشرات الأخرى ، مثل ديدان القز11. غالبا ما تكون الإبر الحادة عاملا رئيسيا بين النجاح والفشل عند محاولة إنشاء حشرة معدلة وراثيا 2,4. عادة ، يتم سحب الإبر الزجاجية ذات الشعيرات الدموية الدقيقة عن طريق تسخين الزجاج إلى النقطة التي يصبح فيها الزجاج مرنا ، مما يسمح بسحب الشعيرات الدموية إلى إبرة طرف مغلق مستدق. قبل استخدام الإبرة ، يجب فتحها بطريقة تخلق طرفا حادا للحقن. تقليديا ، يتم فتح الإبر عن طريق تنظيف طرف الإبرة برفق ضد شيء (حافة الشريحة / غطاء الغطاء ، أو الجنين ، وما إلى ذلك) الذي يتسبب في انفصال كمية صغيرة من الزجاج عن الطرف ، مما يؤدي بشكل عشوائي إلى إنشاء طرف حاد 2,3. عملية أقل عشوائية قليلا هي الميلا الجاف ، حيث يتم إنزال الإبرة بسرعة على لوحة كاشطة مسطحة بصريا ودوارة لفترة قصيرة من الزمن ، مما يتسبب في تآكل كمية صغيرة من الزجاج من طرف الإبرة ، مما يخلق طرفا حادا. الميلا الجاف أقل عشوائية قليلا من تنظيف طرف الإبرة بشيء ما. يأخذ البروتوكول الموضح أدناه عملية الميلا خطوة إلى الأمام من خلال توفير الهواء المضغوط للإبرة المشطوفة وميلها تحت طبقة سائلة بحيث تكون الفقاعات مرئية بمجرد فتح الإبرة. يفصل هذا البروتوكول طريقة لإنتاج إبر حقن مجهرية حادة بشكل موثوق. يعد الميلا تحت طبقة سائلة تحسنا على كسر الإبرة بشكل عشوائي كما هو موضح أعلاه ، والميلا الجاف لأن المستخدم يتلقى ملاحظات حول عملية الميلا ، مما يسمح للشخص الذي ينحني بمعرفة متى تكون الإبرة مفتوحة ومدى حجم فتحة الإبرة نسبيا. يمكن أن تسمح معرفة حجم الفتح النسبي لطرف الإبرة للشخص المائل بإنشاء إبر بأحجام فتح مختلفة. أحجام فتح الإبرة المختلفة لها مزايا مختلفة ؛ على سبيل المثال ، يمكن أن تستوعب أحجام فتح الإبرة الأكبر خلطات الحقن ذات اللزوجة العالية ، بينما تسبب إبر الفتح الأصغر ضررا أقل للجنين الذي يتم حقنه.
يتم توفير الهواء للإبرة باستخدام منظم ونظام أنابيب يوريتان يعتمد على نظام حقن معدل ينظم ضغط الهواء2. بينما يتم تزويد الإبرة بالهواء عند ضغط ثابت ، تكون الإبرة مشطوفة تحت طبقة من السائل. تتكون عملية الميلا من عملية متكررة من خمس خطوات: 1) خفض الإبرة إلى السطح الكاشطة ، 2) السماح للإبرة بالشطبة لفترة قصيرة من الزمن ، 3) رفع الإبرة بعيدا عن اللوحة الكاشطة مع إبقائها تحت سطح الطبقة السائلة ، 4) إيقاف دوران اللوحة الكاشطة للتحقق من ظهور الفقاعات. في حالة عدم وجود فقاعات ، يتم تكرار الخطوات من 1 إلى 4 حتى تظهر الفقاعات ؛ 5) بمجرد وجود الفقاعات ، يمكن تعديل ضغط الهواء لتحديد حجم الفتح النسبي للإبرة. كلما انخفض الضغط اللازم لوقف تكوين الفقاعة ، زادت الفتحة عند طرف الإبرة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: يستخدم البروتوكول كما هو موضح أدناه الشعيرات الدموية الدقيقة Sutter BV-10 المشطوفة. ومع ذلك ، يمكن تعديل هذا البروتوكول للاستخدام مع أي نموذج مشطوف الشعيرات الدموية الدقيقة.
1. تجميع المنظم ومقياس الضغط وأنابيب إمداد الهواء
2. إبر البورسليكات الميلا
3. تحديد حجم الفتح النسبي للإبرة المشطوفة
ملاحظة: يتم تحديد أحجام الفتحات النسبية للإبرة المشطوفة في الخطوة 2.13. تصف الخطوات أدناه هذه العملية بشكل أكبر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإجراء الموصوف أعلاه ينتج إبر حقن مجهرية حادة باستمرار. تتميز الإبر الحادة بأنها قادرة على إدخالها في أجنة حشرات المشيمية الناعمة ، مثل أجنة البعوض ، مع مقاومة قليلة أو معدومة من غشاء الجنين. عندما يتم حقن أجنة البعوض بالمجهر للتعديل الوراثي ، يكون غشاء الجنين مرنا نسبيا. سيؤدي دفع إبرة باهتة ضد غشاء الجنين إلى وضع مسافة بادئة (الشكل 4 ب). عندما يتم سحب الإبرة للخلف ، يستعيد الغشاء شكله. مع الضغط الكافي ، سوف تمزق الإبرة الباهتة في النهاية عبر الغشاء ، ومن المحتمل أن تتسرب البلازما الجنينية...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعتمد التعديل الوراثي للبعوض على الحقن الدقيق الدقيق لمواد التعديل (البلازميدات أو الحمض النووي الريبي الموجه أو البروتينات) في أجنة ما قبل الأرومة3،4،5،6،7،8. من الأمور الحاسمة في هذه العملية الإبر الحادة التي تخترق الجنين بسهولة أثناء الحقن 2,4
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلف ما يكشف عنه.
يود المؤلف أن يعترف بالأشخاص التاليين. موظفو مرفق تحويل الحشرات بجامعة ميريلاند: تشانا ألوفيهاري وروبرت ألفورد ودانيال جاي. بدون عملهم المتفاني ، لن يكون مرفق تحويل الحشرات موجودا. فانيسا ميلدينر هاريل لتصحيح هذه المخطوطة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.0 مم OD الشعيرات الدموية الدقيقة | العالمية أدوات | ||
| المشطوف زيت الركيزة | Sutter Instruments | 008 | |
| مشبك دراجات | VeloOrange | R-clip 4 عبوات | https://velo-orange.com/products/vo-r-clip-4-pack |
| بوم ستاند مجهر | AmScope | AMScope 3.5X-90X ثلاثي العينيات LED بوم الوقوف مجهر ستيريو أو ما يعادل | |
| BV-10 Beveler | Sutter Instruments | BV-10 | |
| لوحة جلخ الماسية ؛ | ماسية Sutter Instruments | 104F | - دقيقة للغاية (0.2 & micro ؛ إلى 1.0 & أحجام طرف) |
| طوقا ، Buna-N | Clippard Instrument Laboratory، Inc. | 11761-2-pkg | تستخدم لإغلاق الاتصال على موصلات T & nbsp ؛ أو L ، إذا لم تكن مضمنة بالفعل مع هذه القطع |
| Hose Clamp | Clippard Instrument Laboratory، Inc. | 5000-2-pkg | |
| موصل خرطوم | Clippard Instrument Laboratory، Inc. | CT4-pkg | تحتاج إلى 5 موصلات خرطوم حامل |
| إبرة الحقن | الدقيق العالمي أدوات الدقة | MPH3-10 | حامل إبرة للشعيرات الدموية الدقيقة ذات القطر الخارجي 1 مم |
| P-2000 | أدوات | أي مجتذب إبرة | |
| Photo-Flo 200 Solution | B & H الصور والفيديو والصوت | BH #KOPF200P MFR # 1464510 | عامل ترطيب |
| مقياس الضغط | مختبر أداة كليبارد ، Inc. | PG-100 | 0-100 رطل لكل بوصة مربعة |
| مقياس الفتيل المرجعي | أدوات | سوتر X050300 | |
| حامل الفتيل المرجعي | أدوات سوتر | M100019 | |
| منظم | مختبر كليبارد للأدوات ، Inc. | 01-مارس | تحتاج إلى # 10-32 منافذ للتوصيلات |
| ورقة التعبئة المطاطية 6 بوصة × 6 في | Danco | Model # 59849 | |
| T المناسب | Clippard Instrument Laboratory، Inc. | 15002-2-pkg | |
| شريط | إما قضيب أو شريط ملولب بنهاية ملولبة. يجب أن تكون الخيوط 10-32. | ||
| أنابيب اليوريثان | مختبر أدوات كليبارد ، Inc. | URH1-0804-BLT-050 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.