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蚊子生物学研究的新方法论视角

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DOI:

10.3791/64602

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2022年8月11日

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本文内容

摘要

讨论的文章:

Bui, M., Li, M., Raban, R. R., Liu, N., Akbari, O. S. 胚胎显微注射技术在 库蚊五陷式肌膜中进行有效的位点特异性诱变。 可视化实验杂志。 (159),e61375 (2020)。

Carballar-Lejarazú, R., Pham, T. B., Bottino-Rojas, V., Adolfi, A., James, A. A. 基因工程按蚊的小笼实验室试验。 可视化实验杂志。 (171),e62588 (2021a)。

Carballar-Lejarazú, R., Tushar, T., Pham, T. B., James, A. A. 冈 比亚按蚊 胚胎的显微注射方法。 可视化实验杂志。 (173),e62591(2021b)。

陈,TY 等人。一种基于磁珠的蚊子 DNA 提取方案,用于下一代测序。 可视化实验杂志。(170),e62354 (2021)。

Grigsby, A., Kelly, B. J., Sanscrainte, N. D., Becnel, J. J., Short, S. M. 小孢子虫寄生虫 Edhazardia aedis 在 埃及伊蚊 中的传播。 可视化实验杂志。 (162),e61574 (2020)。

詹森,BM 等人。局部应用生物测定法,用于量化杀虫剂对蚊子和果蝇的毒性。 可视化实验杂志。( 179),E63391 (2022)。

Jové, V., Venkataraman, K., Gabel, TM, Duvall, L. B. 喂养和定量埃及 伊蚊 的动物源性血液和人工膳食。 可视化实验杂志。 (164),e61835 (2020)。

Lajevardi, A., Sajadi, F., Donini, A., Paluzzi, JPV. 研究成年蚊子中排泄系统神经肽和其他调节剂的活性。 可视化实验杂志。 (174),e61849 (2021)。

刘,X.等人。使用抗生素处理的蚊子进行细菌经口喂养试验。 可视化实验杂志。 (163),e61341 (2020)。

Meuti, ME, Harrell, R. 使用 CRISPR/Cas9 制备和注射库 蚊 胚胎以产生无核突变。 可视化实验杂志。(163),e61651 (2020)。

Tripathi, AK、Mlambo, G.、Kanatani, S.、Sinnis, P.、Dimopoulos、G. 恶性疟原虫 配子体培养和通过人工膜喂养感染蚊子。 可视化实验杂志。 (161),e61426 (2020)。

Tsujimoto, H., Adelman, Z. N. 使用 24 孔组织培养板(EAgaL 板)改善埃及 伊蚊 的繁殖力和生育力测定。 可视化实验杂志。 (171),e61232 (2021)。

王,X.等人。非洲种子蜡卵母细胞中埃及伊蚊气味受体对人类气味的异源表达和功能分析。可视化实验杂志。(172),e61813 (2021)。

社论

蚊子传播的病原体每年导致数百万人感染。为了对抗由这些病原体引起的疾病,如疟疾和登革热 1,2,3,研究人员正在加强对蚊子生物学的了解并开发新型的蚊子控制工具 4,5,6。该集合通过涉及蚊子生物学、蚊子控制、病原体感染和蚊子转基因的方法学进步,促进了这些领域的新研究。

Jensen 等人 7 描述了蚊子和果蝇的杀虫活性测定,涉及直接局部应用杀虫剂和基于昆虫质量的剂量测定程序。本文涵盖了工作空间和化学溶液的准备、杀虫剂的施用以及昆虫暴露后存活的测定。局部施用方法有助于持续暴露于规定的杀虫剂剂量,减少种间和测定间变异性,这将使那些参与害虫防治或研究蚊子种群杀虫剂耐药性的人员非常感兴趣。

Chen等人8强调 了一种简单、易处理、高通量的蚊子样本DNA提取方案,利用磁性DNA结合珠进行全基因组测序。该方案包括样品均质化和完整的提取过程。这种方法促进了一种高产量但高重现性的DNA提取方法,适用于资源有限的实验室。它会让那些从事蚊子基因组学应用的人感兴趣,尤其是田间蚊子 DNA 制备。

该系列中的几篇文章涵盖了与蚊子生物学研究相关的方法论进步。Jové等人9描述了人工饮食蚊子的高通量、基于荧光的膳食量量化。它包括膳食准备、添加荧光素染料、在低成本喂食器系统上输送膳食,然后定量喂食蚊子样本中的膳食体积。所描述的方法允许对蚊子喂养进行有效评估,与涉及人工饮食、血液、糖或花蜜的喂养测定相关。对于那些研究昆虫摄食行为的人来说,这将很有价值。Tsujimoto 和 Adelman10 概述了一种使用琼脂糖填充的 24 孔细胞培养板测定蚊子繁殖力和生育力的新技术。该协议详细介绍了板制备、蚊子喂食、产卵、板成像和数据采集。与传统方法相比,它减少了时间、空间和劳动力,并且将引起评估蚊子适应性或蚊子繁殖分子基础的研究人员的兴趣。Lajevardi等人11利用Ramsay测定来研究蚊子排泄组织中的离子运输和液体分泌。该协议使拉姆齐测定适用于少量昆虫组织,还讨论了制备和校准电极,为测定准备蚊子组织,以及记录马尔皮基管和消化组织的读数。该协议将使那些从事消化或排泄系统以及昆虫组织的神经肽/内分泌调节的人感兴趣。Wang 等人 12 描述了非洲爪蟾卵母细胞中埃及亚芥气味受体的异源表达,以评估它们对人类气味的反应。它涵盖了克隆气味受体基因、cRNA 合成、非洲爪蟾卵母细胞的解剖和分离、基因的异源表达,然后是单个感器记录以测量受体活性。该协议提供了一个独特的系统来评估蚊子嗅觉的遗传和功能基础,并具有与蚊子行为研究相关的潜在应用。

该集中的四篇文章讨论了转基因蚊子和转基因过程。Carballar-Lejarazú等人13概述了通过胚胎显微注射生产转基因按蚊的详细程序,而Bui等人14则演示了用于基于CRISPR / Cas9的基因组编辑的库蚊五面肌膜胚胎的显微注射。前者是人类疟疾寄生虫的关键载体,而后者是虫媒病毒(包括西尼罗河病毒)的关键载体,在转基因方面研究不足。这些方案涵盖拉针和加载针头、卵子制备和比对然后注射,以及胚胎回收和转基因表型筛选。冈比亚协议详细介绍了产卵和采卵程序,并直观地描述了成功的注射。Cx. Quinquefasciatus 协议概述了拔针的具体参数和提高诱变率的技巧。Meuti 和 Harrell15 的文章深入关注了库蚊的转基因,特别是注射过程。视频深入展示了整个注射过程;它概述了回填和连接针头、定位鸡蛋和注射器,以及如何成功注射的细节。它提供了有关注射过程的严格技术指导和故障排除,并提供了最大限度地提高卵孵化率和幼虫适应性的技巧。这三篇文章将使那些寻求开发新的媒介控制策略的人以及那些研究按蚊和库蚊遗传学以及宿主-病原体相互作用的人感兴趣。Carballar-Lejarazú等人16描述了运行小笼试验的过程,以评估基因驱动系统是否可以在不同条件下将特定基因传播到幼稚的蚊子种群中。该协议检查了淹没性非驱动释放试验的机制,以及具有重叠或非重叠蚊子世代的基因驱动试验。它提供了有关野生型-转基因添加比例、筛选过程和调整实验参数以包括适应性测定或模拟基因驱动等位基因传播的精确详细信息。该协议将使载体控制领域的研究人员受益,他们正在开发新型基因驱动系统并检查基因驱动功效。

该系列的最后三篇文章讨论了病原体的培养和暴露。Liu等人17展示了在抗生素治疗后将细菌重新引入成年蚊子的方案,以帮助了解微生物群所发挥的生物学作用。它涵盖细菌的培养和分离、抗生素治疗和细菌喂养测定。该协议提供了复杂、多方面的程序的良好综合。对于那些对蚊子微生物群研究或发育成年蚊子感兴趣的人来说,这将很有用。Grigsby等人18强调了将伊蚊小孢子虫寄生虫培养纳入标准埃及伊蚊饲养的方案。它详细介绍了在蚊子再感染和维护受感染蚊卵之前对传染性孢子进行分离、识别和计数。它提供了有关检测孢子和协调蚊子孵化与孢子制备的故障排除建议。该协议将使那些寻求为实验目的培养小孢子虫寄生虫的人以及那些检查寄生虫感染对蚊子免疫或媒介能力影响的人感兴趣。Tripathi等人19详细介绍了培养恶性疟原虫配子体,通过膜玻璃饲养系统对按蚊进行感染以及计数卵囊和子孢子的方案。它是恶性疟原虫培养的基本方案,但很难实现。该协议对于那些研究疟原虫感染和蚊子传播的人、那些希望开发抗疟疾病策(包括传播阻断工具)的人以及那些检查冈比亚安族群的载体能力(包括转基因系和基因驱动策略)的人来说将非常有价值。

该文章集涉及许多对蚊子和蚊媒病原体控制的未来很重要的研究主题。了解蚊子对农药的抗性至关重要,因为它反映了当前控制计划的成功;此外,检测电阻可能是需要改变控制策略的信号。基因工程技术,包括蚊子转基因、基因组编辑和基因驱动,由于其高度的可处理性和适应性,可能会在未来十年及以后的蚊子控制中发挥关键作用。增加对蚊子生物学的了解,特别是在种群基因组学、宿主-病原体相互作用、蚊子行为和关键生物学性状的分子基础等主题方面,将提供可用于开发新控制工具的宝贵见解。例如,识别参与嗅觉的基因可以帮助研究人员开发新的驱虫剂,而识别参与宿主-病原体相互作用的基因最终可能导致携带抗病原效应物的转基因蚊子的发育。该合集涉及所有这些主题,在来自世界各地的媒介生物学家手中,这里描述的方法将有助于促进对蚊子生物学许多方面的新的和独特的见解。未来的一个关键挑战将是利用这些学科领域产生的知识来制定新的控制策略或补充或优化当前的策略。

披露

作者没有什么可透露的。

致谢

本出版物得到了美国农业部 (USDA) 国家粮食和农业研究所、哈奇项目的支持,1026692 EPC。

参考文献

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  14. Bui, M., Li, M., Raban, R. R., Liu, N., Akbari, O. S. Embryo microinjection techniques for efficient site-specific mutagenesis in Culex quinquefasciatus. Journal of Visualized Experiments. (159), e61375(2020).
  15. Meuti, M. E., Harrell, R. Preparing and injecting embryos of Culex mosquitoes to generate null mutations using CRISPR/Cas9. Journal of Visualized Experiments. (163), e61651(2020).
  16. Carballar-Lejarazú, R., Pham, T. B., Bottino-Rojas, V., Adolfi, A., James, A. A. Small-Cage laboratory trials of genetically-engineered anopheline mosquitoes. Journal of Visualized Experiments. (171), e62588(2021).
  17. Liu, X., et al. A bacterial oral feeding assay with antibiotic-Tteated mosquitoes. Journal of Visualized Experiments. (163), e61341(2020).
  18. Grigsby, A., Kelly, B. J., Sanscrainte, N. D., Becnel, J. J., Short, S. M. Propagation of the microsporidian parasite Edhazardia aedis in Aedes aegypti mosquitoes. Journal of Visualized Experiments. (162), e61574(2020).
  19. Tripathi, A. K., Mlambo, G., Kanatani, S., Sinnis, P., Dimopoulos, G. Plasmodium falciparum gametocyte culture and mosquito infection through artificial membrane feeding. Journal of Visualized Experiments. (161), e61426(2020).

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