May 24th, 2020
يصف هذا البروتوكول إجراءات التلقيح المجهري لأجنة Culex quinquefasciatus التي تم تحسينها للعمل مع أدوات تحرير الجينات CRISPR/Cas9. يمكن لهذه التقنية أن تولد بكفاءة طفرات جرثومية محددة الموقع وقابلة للوراثة يمكن استخدامها لبناء تقنيات جينية في ناقلات الأمراض هذه غير الم مدروسة.
مهدت تقنيات الحقن المجهري للأجنة الطريق لتطوير العديد من أدوات مكافحة النواقل الجينية. على الرغم من أن العديد من أنواع الحشرات لديها بروتوكولات متطورة بالفعل ، إلا أن Culex quinquefasciatus لا يزال غير مدروس نسبيا. تم تصميم بروتوكول الحقن المجهري هذا خصيصا لاستيعاب السمات البيولوجية الفريدة ل Culex quinquefasciatus ، بما في ذلك جمع البيض ، وفصل طوف البيض ، وإجراءات ما بعد الحقن.
من المحتمل أن تتكيف هذه الطريقة مع أي نوع من أنواع Culex ذات الأهمية ، ويمكن استخدامها لدراسة وظيفة الجينات أو لتوليد تقنيات التحكم الجيني لأنواع Culex. ابدأ بفصل البيض عن الطوافات. استخدم ملقطا أو فرشاة رسم للضغط على الطوافة وتفكيك البيض الفردي.
قم بمحاذاة البيض على شريط رفيع من الشريط اللاصق على الوجهين يوضع على الجزء العلوي من شريحة زجاجية ، مع بذل جهد لتوجيه الجانب الأمامي من كل بيضة في نفس الاتجاه. تحضير مزيج الهالوكربون عن طريق خلط كواشف الهالوكربون برفق بالماء ، واحتضان الخليط عند 25 درجة مئوية طوال الليل. غطي البيض المحاذي بخليط زيت الهالوكربون.
لتوليد إبر للحقن المجهري ، ضع زجاجا شعريا من سيليكات الألومنيوم في مجتذب إبرة ، باتباع تعليمات الشركة المصنعة. اضبط الحرارة على 560 ، والسرعة على 100 ، والتأخير على 70 ، واسحب إلى 97 ، والضغط على 500. ثم قم بتنشيط مجتذب الإبرة.
المس برفق طرف الإبرة المسحوبة على لوحة الكاشطة الماسية الدوارة لمدة 10 ثوان تقريبا بزاوية 50 درجة لشطبة طرف الإبرة. قم بتضمين الإبر المسحوبة والمشطوفة في خطوط من طين المصممين في طبق بتري. تحضير خليط الحقن المكون من كواشف تعديل الجينوم وتخزينه على الثلج.
استخدم طرف اللودر الدقيق لتحميل ميكرولترين من خليط الحقن في إبرة الحقن. ضع إبرة الحقن المملوءة في معالج دقيق مرتبط بحاقن دقيق إلكتروني وضع الشريحة الزجاجية مع البويضات المحاذاة على مسرح المجهر المركب. باستخدام المعالج الدقيق ، قم بمحاذاة الإبرة لتصويب الطرف الخلفي للجنين بزاوية 25 إلى 35 درجة.
أدخل الإبرة بعناية في الجنين وحقن الخليط بكمية حوالي 10٪ من حجم الجنين. حقن 20 بويضة في المرة الواحدة ، ثم توقف وقم بإجراء إجراءات استعادة الجنين. في غضون 20 دقيقة بعد الحقن ، قم بإزالة زيت الهالوكربون بعناية من البيض عن طريق تنظيفه برفق بفرشاة رسم نظيفة.
ارفعي البيض بفرشاة الرسم وضعيه في كوب من الماء المقطر المزدوج ، مع الحرص على إبقاء البيض على السطح. خلال الأيام السبعة التالية ، افحص البيض يوميا بحثا عن الفقس واتبع إجراءات تربية اليرقات العادية. فحص البعوض المحقون بحثا عن الأنماط الظاهرية الطافرة باستخدام مجسم مجسم.
تم استخدام هذه الطريقة لتوليد طفرات جسدية وجرثومية بنجاح لجين حاسم لتطور تصبغ العين الداكن. تم تسجيل الطفرات الجسدية الناتجة عن CRISPR-Cas9 عن طريق فحص فقدان التصبغ في عيون مرحلة حدقة العين للأفراد المحقنين. كانت الطفرات الجسدية موجودة بشكل عام كأنماط ظاهرية للفسيفساء ، حيث تحتوي بعض الخلايا وليس كلها على النمط الظاهري المتحور.
تم تحديد معدلات طفرات السلالة الجرثومية عن طريق تقاطع الفسيفساء G صفر الأفراد والتسجيل لكل ذرية بيضاء العينين تماما. أسفرت هذه التجارب عن معدل بقاء جنين يتراوح من 64 إلى 82٪ ، ومعدل طفرات جسدية يتراوح من 37 إلى 57٪ ، ومعدل طفرات أكثر من 61٪. من خلال تعدد إرسال sgRNAs لاستهداف مواقع متعددة في نفس الجين ، زادت معدلات الطفرات الجسدية والجرثومية إلى ما يصل إلى 86٪ بالإضافة إلى ذلك ، لأجيال عديدة ، تم الاحتفاظ بمخزونات متماثلة اللواقح قابلة للحياة من الطفرات البيضاء بنجاح في المختبر.
لتحسين معدلات البقاء على قيد الحياة والطفرات ، يجب تحضير جميع المواد ، بما في ذلك زيت الهالوكربون ، وسائل الحقن والإبر ، بشكل صحيح قبل محاولة الحقن المجهري. سيسمح ذلك بعملية حقن مجهري أكثر انسيابية وتركيزا.
يحدد هذا البروتوكول تقنيات الحقن المجهري لجنينات Culex quinquefasciatus، والمحسّنة لتحرير الجينات CRISPR/Cas9. إنه يتيح إنتاجًا فعالاً للطفرات الجرثومية القابلة للتوريث للبحث الجيني وتقنيات التحكم في النواقل.
Efficient embryo microinjection enables site-specific mutagenesis in Culex quinquefasciatus, a key vector for diseases such as West Nile virus and lymphatic filariasis. This capability supports target validation and mechanistic de-risking in early discovery by generating heritable mutations for functional gene studies. The protocol addresses species-specific barriers, improving predictive confidence in vector control target identification and preclinical model development.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis to lead identification by enabling functional genomics in an understudied vector species.