Los nematodos entomopatógenos (EPN) son parásitos matadores de insectos que forman asociaciones mutualistas específicas de cada especie con sus simbiontesbacterianos 1. Las EPN constan de dos familias: Steinermatidae y Heterorhabditidae, que se asocian con bacterias Gramnegativas Photorhabdus y Xenorhabdus spp, respectivamente 2,3. Durante la etapa juvenil infecciosa de vida libre (IJ) de los nematodos Steinernema, las bacterias Xenorhabdus se alojan en un bolsillo intestinal del nematodo conocido como receptáculo, y al penetrar el insecto huésped en el hemocelo, las bacterias se liberan, tras lo cual se multiplican y matan al insecto por septicemia 3,4. En esta relación mutualista, las bacterias producen compuestos antimicrobianos e insecticidas que protegen contra la respuesta inmunitaria del huésped y proporcionan soporte nutricional al nematodo5. A cambio, las bacterias se benefician de la protección proporcionada por el hospedador nematodo frente a microbios ambientales y se les facilita su dispersión a nuevas presasinsectos 6,7.
En las últimas décadas, la asociación Steinernema-Xenorhabdus se ha establecido como un potente sistema experimental para estudiar diversos aspectos de las interacciones parasitarias y mutualistas, como los comportamientos de búsqueda de insectoshospedadores 3, la colonización bacteriana en el hospedador nematodo8 y los comportamientos adaptativos de bacterias simbióticas que facilitan sus transiciones entre nematodos y animales hospedadores deinsectos 9. Los EPN también son especies importantes para la sostenibilidad del suelo y se utilizan como agentes orgánicos de control de plagas para promover la productividadagrícola 10,11.
A pesar del rápido desarrollo de herramientas genéticas en las bacterias simbióticas Xenorhabdus y Photorhabdus12, las herramientas genéticas consistentes en las EPN han sido escasas. La microinyección gonadal se ha establecido con éxito tanto en nematodos Heterorhabditis como enSteinernema 13,14. Anteriormente, la microinyección gonadal en Heterorhabditis bacteriophora se ha utilizado para suministrar consistentemente ARN de doble cadena para la destrucción génica entre la primera generación de descendientes13,15. Recientemente, se ha desarrollado la edición genómica CRISPR-Cas9 en Steinernema, administrada mediante microinyección gonadal, y ha dado lugar a mutaciones precisas, estables yheredables 14.
Una especie de Steinernema, S. hermaphroditum, ha demostrado ser altamente manejable y con gran potencial como organismo modelo genéticoemergente 4,14. Originalmente aislado del suelo en Indonesia16 y vuelto a aislar en India17, S. hermaphroditum es consistentemente hermafrodita, con un pequeño número de machos en cada generación, dos características que facilitan la adaptación de herramientas genéticas del nematodo modelo clásico C. elegans4. Además, el genoma de S. hermafroditum ha sido secuenciado y ensamblado en cromosomas, simplificando la tarea de identificar posibles sitios objetivo de Cas9 y diseñarcebadores 18.
Durante la microinyección de EPN, se administra al nematodo sincitial mediante una aguja extraída de un capilar de cuarzo sincicial que contiene reactivos apropiados, como dsRNAs, proteínas Cas9 o ARN guía. El volumen y la presión adecuados de inyección resultan en un 'flujo' visible de líquido a lo largo del brazo gonadial. Dado que estos nematodos tienen un par de gónadas sincitiales compuestas por núcleos de línea germinal que comparten el mismocitosol 19, este enfoque de microinyección permite que múltiples células germinales estén disponibles para su edición, antes de que ocurra la citocinesis, separando así los núcleos germinales en ovocitosen desarrollo 20. Aunque la microinyección gonadal sirve como una técnica consistente para la modulación genética en varias especies de nematodos no modelo 14,21,22,23,24,25, es crucial adaptar las técnicas de inyección a las estructuras gonadales adecuadas, al estado vital y a las condiciones fisiológicas de cada especie para asegurar el éxito y una alta eficiencia en la administración. Las técnicas de recuperación tras la inyección y el mantenimiento de las líneas mutantes son importantes para garantizar que esta técnica sea rentable.
Este estudio demuestra un protocolo de edición genómica CRISPR-Cas9 en Steinernema hermaphroditum. La microinyección gonadal se describe en el adulto joven, una etapa resistente a la microinyección a alta presión y receptiva a la edición genética14. Además, se proporcionan métodos detallados que describen el mantenimiento de líneas hereditarias y estables de mutantes, tanto mediante criopreservación como mediante propagación a través de insectos.