Name: Inyecciones de embriones para la mutagénesis mediada por CRISPR en el saltador de la hormiga Harpegnathos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 30 s
Description: Aprende la microinyección de embriones para la mutagénesis mediada por CRISPR en la hormiga Harpegnathos saltator. Este método permite generar líneas de hormigas genéticamente modificadas para estudiar la función de genes en la comunicación y el comportamiento social.

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Los autores agradecen a los laboratorios de Danny Reinberg y Claude Desplan en la Universidad de Nueva York y al laboratorio de Jürgen Liebig en la Universidad Estatal de Arizona por su apoyo en la genética de hormigas. Hua Yan agradece el apoyo de la National Science Foundation I / UCRC, el Centro de Tecnologías de Manejo de Artrópodos bajo la Subvención No. IIP-1821914 y por socios de la industria. Maya Saar fue apoyada por el Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola Estados Unidos - Israel, Beca Postdoctoral Vaadia-BARD No. FI-595-19.

1. Mantenimiento regular de las colonias de saltator de Harpegnathos
<ol><li>Mantener colonias silvestres de H. saltator en cajas de plástico transparente en una sala de cría de hormigas a 22-25 °C y un fotoperiodo de 12 horas de luz: 12 horas de iluminación oscura (12L:12D).<ol><li>Use cajas pequeñas (9.5 x 9.5 cm2) para criar obreras individuales o colonias pequeñas. Use cajas medianas (19 x 13.5 cm 2) o cajas grandes (27 x 19 cm2) para criar colonias más grandes (Figura 1).</li>
		<li>Para crear cajas nido, use yeso para hacer pisos para las cajas. A medida que el yeso húmedo se seca en las cajas medianas y grandes, presione un bloque de espuma en el yeso a unos pocos centímetros de profundidad y unos centímetros de la parte posterior de la caja para designar una región de nido inferior. Una vez que el yeso se haya secado, cubra la región designada del nido con una pieza cuadrada de vidrio. NOTA: En cajas pequeñas, no es necesario designar una región de nido inferior. Si las hormigas descuidan usar la región designada del nido inferior, puede ayudar cubrir el vaso con una pieza cuadrada de celofán rojo. Esto da la impresión de un espacio subterráneo oscuro que se asemeja a los nidos que H. saltator usa en la naturaleza y puede alentarlos a mover su cría a la región designada.</li>
	</ol></li>
	<li>Alimente a las colonias con grillos vivos dos veces por semana. NOTA: Las colonias deben ser alimentadas lo suficiente como para consumir todos los grillos antes de su próxima alimentación. Alimente a las hormigas aisladas y colonias de hormigas mutantes con grillos picados previamente por las obreras de una colonia regular 2-3 veces por semana.</li>
	<li>Aplique agua regularmente al piso de la caja nido de yeso con una botella de lavado. NOTA: El yeso debe estar lo suficientemente húmedo como para que no se sienta polvoriento al tacto, pero debe estar lo suficientemente seco como para que toda el agua agregada sea absorbida por el yeso. Es importante que los nidos no se rieguen excesivamente. En promedio, las cajas nido necesitarán una pequeña cantidad de agua agregada una vez por semana.</li>
	<li>Siempre que se alimente, retire la basura y las personas muertas. Congele todos los desechos y hormigas muertas durante la noche a -30 ° C antes de desechar estos materiales como basura regular.</li>
	<li>Agregue una pizca de aserrín seco a las colonias periódicamente; Esto ayuda a las larvas a medida que se someten a la pupación y ayuda a las obreras a mantener limpia la caja nido.</li>
</ol>2. Preparación de agujas de microinyección de vidrio de cuarzo
<ol><li>Use un extractor de micropipetas para tirar de las agujas de microinyección de vidrio.</li>
	<li>Seleccione el vaso que desea extraer. Asegúrese de que el vidrio que se utiliza se ha almacenado en un ambiente limpio y libre de polvo. NOTA: Aquí, el vidrio de cuarzo filamentoso de paredes delgadas con un diámetro exterior de 1.0 mm, un diámetro interior de 0.5 mm y una longitud de 7.5 cm se ha utilizado para producir agujas de microinyección. Si se inyecta un embrión de cuerpo blando, las agujas de borosilicato también pueden ser aplicables, pero las agujas de borosilicato no pueden penetrar el corion duro.</li>
	<li>Establezca la configuración de parámetros del extractor. Utilice un proceso de dos pasos para extraer agujas de microinyección para embriones de H. saltator : los parámetros para el primer paso incluyen calor de 575, filamento de 3, velocidad de 35, retraso de 145 y un tirón de 75; Los parámetros del segundo paso incluyen calor de 425, filamento de 0, velocidad de 15, retraso de 128 y un tirón de 200. Después del segundo paso, asegúrese de que la aguja resultante tenga una conicidad de 2 mm y una punta de 0,5 μm (Figura 2). NOTA: Este conjunto de parámetros, junto con los parámetros para otros tipos de agujas, se puede encontrar en el Manual de operación17. Los manuales para extractores de pipetas a menudo proporcionan parámetros recomendados para una variedad de técnicas. Es posible que se requiera un poco de prueba y error para determinar qué parámetros generan las mejores agujas para necesidades específicas. Una reducción corta es ideal para las inyecciones de H. saltator, ya que puede penetrar el corion duro de los embriones de H. saltator. Si se inyecta un embrión blando, como uno que ha sido descorionado (por ejemplo, Drosophila), una reducción más larga de alrededor de 10 mm puede producir mejores resultados. Los manuales de operación para extractores de pipetas suelen proporcionar parámetros específicos para tirar de agujas adecuadas para diferentes necesidades. Es importante que se usen guantes mientras se manipulan filamentos de vidrio y se tiran de agujas. Los aceites de las manos desnudas pueden transferirse al vidrio si no se usan guantes.</li>
	<li>Una vez establecidos los parámetros, utilice un extractor de micropipetas para tirar de las agujas para la microinyección. Asegúrese de que las agujas se mantengan en un ambiente limpio y libre de polvo hasta que se utilicen. NOTA: Se recomienda utilizar agujas de microinyección recién tiradas. Si se utilizan agujas pre-tiradas, deben almacenarse adecuadamente en una caja para evitar daños en las puntas de las agujas y una posible contaminación. Las agujas que se han sometido a almacenamiento a largo plazo no se recomiendan para inyecciones de embriones.</li>
</ol>3. Preparación del microinyector
<ol><li>Use un microinyector para inyectar los materiales deseados en embriones de hormiga.</li>
	<li>Preparar la mezcla de microinyección de proteínas Cas9 y ARN guía pequeños sintetizados in vitro (sgRNAs)10. Mantenga la mezcla en hielo hasta que sea el momento de cargar una aguja de microinyección. Cuando no esté en uso, conservar la mezcla de microinyección a -80 °C. NOTA: Las concentraciones varían en diferentes especies. La alta concentración puede causar una alta mortalidad, mientras que la baja concentración puede reducir la eficiencia. Utilizamos proteínas Cas9 de 0,2 μg/μL y sgRNAs de 0,2 μg/μL para la inyección de embriones de H. saltator. El diseño de nuestros sgRNAs siguió un protocolo previamente establecido18. Las secuencias de genes se obtuvieron de bases de datos de ADN. La secuencia del genoma de H. saltator también fue reportada previamente19,20.</li>
	<li>Ajuste los parámetros de inyección para embriones de H. saltator : una presión de inyección de 140 hectopascal (hPa), una presión constante de 70 hPa y un tiempo de 0,4 segundos. Ajuste la presión constante de modo que el material solo fluya en una dirección. Ajuste la presión y el tiempo de inyección solo si no fluye material de la aguja al embrión. NOTA: Si se inyecta un tipo diferente de embrión, el parámetro principal que puede cambiar es la presión constante, que es responsable de garantizar que el líquido del embrión no fluya de nuevo en la aguja. El volumen no se controla en este protocolo. Establecer los parámetros del microinyector es suficiente para obtener inyecciones consistentes.</li>
	<li>Cargue una aguja de microinyección con 2 μL de la mezcla utilizando puntas de pipeta de microcargador. Haga esto lentamente para asegurarse de que no se formen burbujas en la mezcla. NOTA: Si se forman burbujas, puede ser difícil mantener microinyecciones constantes.</li>
	<li>Rompa solo la punta de la aguja rompiendo a lo largo del borde de la cinta de modo que aún se mantenga un cono estrecho. Asegúrese de que la aguja esté rota lo suficiente como para que se abra la punta, pero no tanto como para que la conicidad se rompa. NOTA: Es importante destacar que si la abertura de la aguja es demasiado ancha después de romperse, el usuario verá que el líquido se queda sin la aguja cuando se monta en el microinyector presurizado antes de la aplicación de la presión de inyección. Algunos protocolos de microinyección aconsejan romper agujas cortando la punta con tijeras. Este método no se recomienda, ya que las tijeras pueden hacer que la punta de la aguja se rompa. Inyectar embriones con una aguja rota será muy perjudicial.</li>
	<li>Monte la aguja en el micromanipulador</li>
</ol>4. Inyección de embriones
<ol><li>Seleccione embriones para microinyección de la etapa sincitial: el tiempo durante el desarrollo en el que los núcleos se dividen sin citocinesis. NOTA: Este es el momento ideal durante el desarrollo para la edición del genoma por microinyección, como se descubrió anteriormente en Drosophila21. Los embriones de H. saltator pasan la etapa sincitial y alcanzan la celularización alrededor de 36 h después de la deposición de óvulos10. Se logra una mayor eficiencia si se utilizan embriones más jóvenes para inyecciones.</li>
	<li>Forra embriones en un trozo de cinta de doble cara pegado a un portaobjetos de microscopio de vidrio. Asegúrese de que los embriones estén bien asegurados a la cinta para evitar el movimiento durante la inyección. Coloque los embriones en una orientación vertical, de modo que el lado lateral del embrión esté en el borde de la cinta (Figura 3). Coloque el portaobjetos y los embriones revestidos en el escenario del microscopio en una estación de trabajo de microinyección designada. NOTA: Se recomienda que los embriones estén dispuestos de tal manera que se puedan realizar inyecciones sucesivas moviendo la diapositiva en el escenario en lugar de ajustar la posición de la aguja con cada inyección. Esto permite que las inyecciones sucesivas se realicen de manera más eficiente.</li>
	<li>Alinee la aguja con el primer embrión que se inyectará utilizando el micromanipulador (Figura 4a).</li>
	<li>Perfore lateralmente la aguja en el primer embrión a lo largo de su eje dorsal/ventral bajo un microscopio.</li>
	<li>Inyecte la mezcla de microinyección. Busque un ligero movimiento del embrión, lo que indica un aumento en la presión interna debido al líquido inyectado. Además, observe la formación de una pequeña gota que contiene rastros visibles de tejido y / o lípidos en la membrana externa del embrión (Figura 4b). NOTA: La presencia de trazas de tejido y/o lípidos en la gota indica que la aguja ha perforado con éxito tanto la corion como la membrana vitelina del embrión. Si no hay trazas de estos materiales, la inyección no se realizó con éxito y debe repetirse. Después de unos segundos, la gotita será reabsorbida por el embrión y ya no será visible.</li>
	<li>Retire suavemente la aguja del embrión inmediatamente y proceda a la siguiente ajustando la posición del portaobjetos del microscopio. Repita hasta que todos los embriones hayan sido inyectados.</li>
	<li>Una vez que todos los embriones en el portaobjetos se hayan inyectado con éxito, transfiera el portaobjetos a una caja húmeda durante 1 hora para que los embriones tengan tiempo de recuperarse del proceso de inyección antes de ser retirados del portaobjetos.</li>
</ol>5. Crianza de embriones inyectados
<ol><li>Después de 1 hora de incubación en una caja húmeda, retire suavemente los embriones inyectados de la cinta con pinzas de peso pluma y transfiéralos a un tubo lleno con una pequeña cantidad de etanol al 70%. Invierta el tubo varias veces para transferir los embriones al fondo del tubo. Repita el lavado con etanol una vez, seguido de tres lavados con agua esterilizada en autoclave.</li>
	<li>Usando un pincel pequeño y suave, transfiera todos los embriones inyectados a placas de agar al 1% con 2% de antibiótico-antimicótico. Aplique el antibiótico-antimicótico después de que las placas de agar vertidas se hayan enfriado extendiendo sobre la superficie de la placa con un esparcidor celular. Selle la placa de agar con parafilm para evitar la desecación en agar. NOTA: No intente devolver los embriones inyectados a una colonia después de las inyecciones, ya que las obreras pueden destruir la mayoría de los embriones inyectados. Por lo tanto, la supervivencia se optimiza al permitir que los embriones se desarrollen en placas de agar fuera de un entorno normal de colonia.</li>
	<li>Incubar las placas de agar a 25 °C durante aproximadamente 4 semanas. Verifique regularmente si hay eclosión.</li>
	<li>Una vez que el primer embrión haya eclosionado en una larva, devuelva todos los embriones y larvas a una caja nido con algunas enfermeras jóvenes para cuidar a las crías. Alimente con grillos picados previamente por una colonia de tipo silvestre más grande, elimine los productos de desecho y agregue agua siguiendo el mismo protocolo discutido en la Sección 1. NOTA: Las cajas pequeñas (9,5 x 9,5 cm2) son ideales para este tipo de colonias. H. saltator se reproduce bien en cautividad. Por lo tanto, los embriones mutantes pueden ser criados hasta la edad adulta. El aislamiento de adultos mutantes induce la transición a la etapa de gamergate reproductivo. Los cruces controlados se utilizan para establecer colonias mutantes con individuos heterocigotos u homocigotos (Figura 5).</li>
</ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La evolución de la eusocialidad entre insectos, incluyendo hormigas, abejas, avispas y termitas, ha resultado en la aparición de nuevos rasgos de comportamiento y morfológicos, muchos de los cuales se entiende que están influenciados por una combinación de factores ambientales y genéticos 1,2,3,4. Desafortunadamente, el atractivo y la utilidad de los insectos eusociales como modelos de investig...

La evolución de la eusocialidad en insectos, a saber, los de los órdenes Hymenoptera y Blattodea (anteriormente Isoptera), ha dado lugar a rasgos de comportamiento únicos y a menudo sofisticados que se manifiestan tanto a nivel individual como de colonia. La división reproductiva del trabajo, un rasgo que caracteriza a los grupos más avanzados de insectos sociales, a menudo involucra sistemas de castas compuestos por varios grupos conductuales y a menudo morfológicamente distintivos. Tal diversidad conductual y morfológica entre castas está controlada no sólo por su sistema genético, sino también a menudo por el medio ambiente 1,2,3,4, lo que hace que los insectos eusociales sean sujetos atractivos para la investigación genética y epigenética.
La capacidad de manipular el sistema genético de los insectos eusociales ha demostrado ser un desafío, ya que muchas especies no se aparean y se reproducen en entornos de laboratorio. La mayoría de los insectos eusociales también tienen muy pocos individuos reproductores en una colonia, lo que limita el número de crías que se pueden producir y, en consecuencia, limita el tamaño de la muestra para la manipulación genética5. Además, muchos insectos eusociales tienen largos tiempos de generación en comparación con los insectos comúnmente utilizados para estudios genéticos (como Drosophila), lo que aumenta la dificultad de establecer líneas genéticas5. Algunas especies eusociales, sin embargo, pueden generar una gran proporción de individuos reproductivamente activos en una colonia, lo que alivia los desafíos y brinda oportunidades para establecer líneas mutantes o transgénicas.
En el caso de la especie de hormiga ponerina, Harpegnathos saltator, todas las obreras pueden volverse reproductivamente activas tras la muerte de una reina o el aislamiento social. Estas obreras se conocen como "gamergates" y pueden ser utilizadas para generar nuevas colonias6. Además, puede haber más de una gamergate presente en una colonia, aumentando así la producción de descendencia 5,7,8. Hasta ahora, se han desarrollado líneas mutantes y/o transgénicas en la abeja melífera europea, Apis mellifera, y en las especies de hormigas, H. saltator, Ooceraea biroi y Solenopsis invicta 9,10,11,12,13,14,15 . Los análisis genéticos en abejas y hormigas sociales han allanado el camino hacia una mejor comprensión de la eusocialidad, proporcionando una serie de oportunidades para estudiar los genes y sus impactos en el comportamiento de los insectos eusociales y la fisiología específica de la casta.
Aquí, proporcionamos un protocolo para la modificación genética a través del sistema CRISPR / Cas9 en H. saltator. Específicamente, esta técnica se utilizó para generar una mutación de la línea germinal en orco, el gen que codifica el correceptor obligado de todos los receptores odoríferos (OR)10. Los genes OR se han expandido notablemente en los insectos eusociales himenópteros16, y el orco desempeña un papel esencial en el olfato de los insectos; en su ausencia, las RUP no se ensamblan ni funcionan normalmente. Por lo tanto, las mutaciones del gen orco interrumpen la sensación olfativa, el desarrollo neuronal y los comportamientos sociales asociados 9,10.
En este protocolo, las proteínas Cas9 y los ARN guía pequeños (sgRNA) se introducen en embriones de hormigas mediante microinyección con el fin de inducir la mutagénesis de un gen diana. Aquí, describiremos el procedimiento de microinyección en detalle junto con instrucciones sobre el cuidado de colonias y embriones inyectados. Estos métodos son apropiados para inducir mutagénesis en una variedad de genes diferentes en hormigas H. saltator y pueden aplicarse a un espectro más amplio de insectos himenópteros.

<table><tbody><tr><td>Antibiótico-Antimicótico (100X)</td><td>ThermoFisher</td><td>15240-062</td><td></td></tr><tr><td>Proteína Cas9 con NLS, alta concentración</td><td>PNA Bio</td><td>CP02</td><td></td></tr><tr><td>Rollo de celofán 20 pulgadas X 5 pies</td><td>Productos Hipogloss B00254CNJA</td><td></td><td>El producto tiene muchas variaciones de color. Cómpralo en rojo para usarlo en la fabricación de nidos de hormigas.</td></tr><tr><td>Microscopio vertical Eclipse Ci-S&nbsp;</td><td>Nikon</td><td>Ci-S</td><td></td></tr><tr><td>Pinza de peso pluma, punta estrecha</td><td>BioQuip</td><td>4748</td><td></td></tr><tr><td>FemtoJet ll microinyector</td><td>Eppendorf</td><td>920010504</td><td>Este producto ya no se vende ni recibe soporte técnico de Eppendorf. En su lugar, se puede utilizar un microinyector comparable.</td></tr><tr><td>Puntas de pipeta con microcargador</td><td>Base</td><td></td> de datos Eppendorf 930001007 <td></td></tr><tr><td>NCBI Centro</td><td>Nacional de Información Biotecnológica</td><td>Identificación del gen: 105183395&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>P-2000 Extractor de micropipetas</td><td>Sutter Instruments</td><td>P-2000/G</td><td></td></tr><tr><td>Cajas de plástico (19 X 13,5 cm2)</td><td>Pioneer Plastics</td><td>079C&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Cajas de plástico (27 X 19 cm2)</td><td>Pioneer Plastics</td><td>195C</td><td></td></tr><tr><td>Cajas de plástico (9,5 X 9,5 cm2)</td><td>Pioneer Plastics</td><td>028C&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Cristal de cuarzo sin filamento</td><td>Tijeras Sutter Instruments</td><td>Q100-50-7.5</td><td></td></tr><tr><td>Vannas, 8.5 cm</td><td>World Precision Instruments</td><td>500086</td><td></td></tr><tr><td>Winsor & Newton Cotman Acuarela Serie 111 Pincel Sintético Mango Corto - Redondo #000</td><td>Winsor y Newton</td><td>5301030</td><td></td></tr></tbody></table>

inyecciones de embriones para la mutagénesis mediada por crispr en el saltador de la hormiga harpegnathos

Embryo Injections for CRISPR-Mediated Mutagenesis in the Ant Harpegnathos saltator

Los rasgos únicos de los insectos eusociales, como el comportamiento social y la división reproductiva del trabajo, están controlados por su sistema genético. Para abordar cómo los genes regulan los rasgos sociales, hemos desarrollado hormigas mutantes a través de la entrega del complejo CRISPR en embriones jóvenes durante su etapa sincitial. Aquí, proporcionamos un protocolo de mutagénesis mediada por CRISPR en Harpegnathos saltator, una especie de hormiga ponerina que muestra una sorprendente plasticidad fenotípica. Las hormigas H. saltator se crían fácilmente en un entorno de laboratorio. Los embriones se recogen para microinyección con proteínas Cas9 y se sintetizan in vitro pequeños ARN guía (sgRNAs) utilizando agujas de cuarzo caseras. Los embriones posteriores a la inyección se crían fuera de la colonia. Después de la aparición de la primera larva, todos los embriones y larvas son transportados a una caja nido con unas pocas obreras lactantes para su posterior desarrollo. Este protocolo es adecuado para inducir mutagénesis para el análisis de la fisiología específica de casta y el comportamiento social en hormigas, pero también se puede aplicar a un espectro más amplio de himenópteros y otros insectos.

Utilizando el protocolo proporcionado aquí, la edición del genoma en embriones saltadores de Harpegnathos se realizó con éxito. Estos resultados se validaron mediante la reacción en cadena de la polimerasa y la clonación pGEM de ADN extraído de embriones inyectados seguida de la secuenciación del ADN. La eficiencia de la mutagénesis somática utilizando este protocolo alcanzó aproximadamente el 40%. Los machos mutantes F1 se aparearon con hembras de tipo salvaje para producir hemb...

Muchas características de la eusocialidad de los insectos se basan en la comunicación dentro de la colonia y la división del trabajo. La manipulación genética de genes reguladores clave en embriones de hormigas a través de microinyección y mutagénesis mediada por CRISPR proporciona información sobre la naturaleza del comportamiento altruista en insectos eusociales.

Inyecciones de embriones para la mutagénesis mediada por CRISPR en el saltador de la hormiga Harpegnathos

The unique traits of eusocial insects, such as social behavior and reproductive division of labor, are controlled by their genetic system. To address how ...

Este protocolo nos permite generar hormigas modificadas genéticamente para comprender la función de los genes en la comunicación y el comportamiento en un entorno social. La manipulación del sistema genético de los insectos eusociales es un desafío, ya que muchas especies no se aparean y se reproducen en entornos de laboratorio. La sorprendente plasticidad fenotípica en el suelo celular hipernasal de la hormiga nos permite establecer líneas mutantes mediadas por CRISPR.Demostrando el procedimiento estará Kayli Sieber, una estudiante graduada de un laboratorio. Mantenga colonias de H.saltator de tipo salvaje en cajas de plástico transparente en una sala de cría de hormigas a 22 a 25 grados centígrados y un horario de iluminación oscura de 12 horas de luz y 12 horas. Use cajas pequeñas para criar obreras individuales o colonias pequeñas y cajas medianas o grandes para criar colonias más grandes.Para crear cajas nido, use yeso para hacer los pisos. A medida que el yeso húmedo se seca en las cajas medianas y grandes, presione un bloque de espuma en el yeso a unos pocos centímetros de profundidad y unos centímetros de la parte posterior de la caja para designar una región de nido inferior. Una vez que el yeso se haya secado, cubra la región designada del nido con una pieza cuadrada de vidrio.Alimente a las colonias con grillos vivos dos veces por semana y aplique agua regularmente al piso de la caja nido de plástico con una botella de lavado. Siempre que se alimente, retire la basura y las personas muertas. Congele todos los desechos y hormigas muertas durante la noche a menos 30 grados centígrados antes de desechar estos materiales como basura regular.Agregue periódicamente una pizca de aserrín seco a las colonias para ayudar a las larvas a medida que se someten a la pupación y para ayudar a las obreras a mantener limpia la caja nido. Utilice un extractor de micropipetas para tirar de las agujas de microinyección de vidrio. Asegúrese de que el vidrio que se utiliza se ha almacenado en un ambiente limpio y libre de polvo.Utilice un proceso de dos pasos para extraer las agujas de microinyección. Para el primer paso, ajuste el calor a 575, el filamento a 3, la velocidad a 35, el retardo a 145 y la tracción a 75. Para el segundo paso, ajuste el calor a 425, el filamento a 0, la velocidad a 15, el retardo a 128 y la tracción a 200.Asegúrese de que la aguja resultante tenga una conicidad de 2 milímetros y una punta de 0,5 micrómetros. Después de tirar de las agujas, manténgalas en un ambiente libre de polvo y limpio hasta que las use. Preparar la mezcla de microinyección de proteínas de caseína y ARN guía pequeños sintetizados in vitro.Mantenga la mezcla en hielo hasta que sea el momento de cargar una aguja de microinyección. Cuando no esté en uso, guarde la mezcla de microinyección a menos 80 grados centígrados. Ajuste los parámetros de inyección a una presión de inyección de 140 hectopascal, una presión constante de 70 hectopascal y un tiempo de 0,4 segundos.Ajuste la presión constante de modo que el material solo fluya en una dirección, y ajuste la presión y el tiempo de inyección solo si no fluye material desde la aguja hacia el embrión. Cargue una aguja de microinyección con dos microlitros de la mezcla utilizando puntas de pipeta de microcargador. Haga esto lentamente para asegurarse de que no se formen burbujas en la mezcla.Rompa solo la punta de la aguja a lo largo del borde de la cinta, de modo que aún se mantenga un cono estrecho. Asegúrese de que la aguja esté rota lo suficiente como para que se abra la punta, pero no tanto como para que la conicidad se rompa. Luego monte la aguja en el micromanipulador.Seleccione embriones para microinyección de la etapa sincitial, que es cuando los núcleos se dividen sin citocinesis. Forre los embriones en una placa de cinta adhesiva de doble cara pegada a un portaobjetos de microscopio de vidrio, asegurándose de que estén bien asegurados a la cinta para evitar el movimiento durante la inyección. Coloque los embriones en una orientación vertical tal que el lado lateral de cada embrión esté en el borde de la cinta.Coloque el portaobjetos y los embriones revestidos en el escenario del microscopio en una estación de trabajo de microinyección designada. Alinee la aguja con el primer embrión que se inyectará con el micromanipulador y perfore lateralmente el primer embrión a lo largo de su eje dorsal o ventral bajo un microscopio. Inyecte la mezcla de microinyección y busque un ligero movimiento del embrión, lo que indica un aumento en la presión interna debido al líquido inyectado.Además, observe la formación de una pequeña gota que contiene rastros visibles de tejido o lípidos en la membrana externa del embrión. Retire suavemente la aguja del embrión y proceda al siguiente embrión ajustando la posición del portaobjetos del microscopio. Repita hasta que todos los embriones hayan sido inyectados.Una vez que todos los embriones en el portaobjetos hayan sido inyectados con éxito, transfiera el portaobjetos a una caja húmeda durante una hora para que los embriones tengan tiempo de recuperarse antes de ser retirados del portaobjetos. Después de la incubación, lave el portaobjetos con etanol, retire suavemente los embriones inyectados de la cinta con pinzas de peso pluma y transfiéralos a un tubo lleno de una pequeña cantidad de etanol al 70%. Invierta el tubo varias veces.Usando un pincel pequeño y suave, transfiera todos los embriones inyectados a placas de agar al 1% con un antimicótico antibiótico al 2%. Incubar las placas a 25 grados centígrados durante aproximadamente cuatro semanas, verificando regularmente la eclosión. Una vez que el primer embrión haya eclosionado en una larva, devuelva todos los embriones y larvas a una caja nido con algunas enfermeras jóvenes para cuidar a las crías.Mantener la colonia siguiendo los métodos previamente demostrados. Este protocolo se utilizó para realizar con éxito la edición del genoma en embriones saltadores de Harpegnathos. Los resultados se validaron mediante PCR y clonación pGEM de ADN extraído de embriones inyectados, seguido de secuenciación de ADN.La eficiencia de la mutagénesis somática utilizando este protocolo alcanzó aproximadamente el 40% F1 de los machos mutantes que se aparearon con hembras de tipo salvaje para producir hembras F2 heterocigotas que, si no se apareaban, producían machos F3. Los machos mutantes F3 se aparearon con hembras heterocigotas para producir hembras mutantes homocigotas F4. Como resultado de la mutagénesis exitosa, se observaron comportamientos inusuales que se correlacionaron con la pérdida del gen diana.La pérdida de Orco se asocia con una pérdida de detección de feromonas, incapacidad para detectar presas, alteración de la fecundidad y vagar fuera de la colonia. Al realizar este protocolo, el daño embrionario durante la inyección debe minimizarse. Esto se puede hacer asegurándose de que la punta de la aguja no se abra demasiado y moviendo la aguja lentamente al inyectarla.Se pueden utilizar técnicas similares para generar y mantener hormigas transgénicas, lo que proporcionará herramientas más sofisticadas para sondear la actividad neuronal y el comportamiento. La neurogénesis mediada por CRISPR se ha utilizado en otras especies de insectos eusociales, como las abejas, las hormigas saqueadoras clonales y las hormigas de fuego. Las modificaciones genéticas facilitarán los estudios funcionales sobre el desarrollo, la fisiología y el comportamiento social en insectos eusociales.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Genetics

Genética

Microinyección de embriones de Nasonia vitripennis es un método esencial para la generación de modificaciones heredables del genoma. Se describe aquí es un procedimiento detallado para la microinyección y el trasplante de embriones de Nasonia vitripennis , que facilitará grandemente la manipulación del genoma futuro en este organismo.

Microinyección de embriones y la técnica de trasplante para la manipulación del genoma de Nasonia vitripennis

Aquí presentamos un protocolo para inyectar huevos de cricket, una técnica que sirve como método fundamental en muchos experimentos en el cricket, incluyendo, pero no limitado a, interferencia de ARN y manipulación genómica.

Inyección de huevos de Gryllus bimaculatus

Aquí, se presenta un protocolo para producir y traseros pescado eléctrico knockout genoma CRISPR/Cas9. En detalle se describen los requisitos requeridos de biología molecular, reproducción y cría para un gimnoiforme y un mormyrid, y técnicas de inyección para producir larvas Indel F0 inducidas por Cas9.

Silenciar la chispa: Edición del genoma CRISPR/Cas9 en peces débilmente eléctricos

Este protocolo describe procedimientos de microinyección para embriones de Culex quinquefasciatus que están optimizados para trabajar con herramientas de edición de genes CRISPR/Cas9. Esta técnica puede generar de manera eficiente mutaciones de la línea germinal heredables y específicas del sitio que se pueden usar para construir tecnologías genéticas en este vector de enfermedad poco estudiado.

Técnicas de microinyección embrionaria para una mutagénesis eficiente site-specific en Culex quinquefasciatus

CRISPR/Cas9 se utiliza cada vez más para caracterizar la función génica en organismos no modelo. Este protocolo describe cómo generar líneas eliminatorias de Culex pipiens,desde la preparación de mezclas de inyección, hasta la obtención e inyección de embriones de mosquitos, así como la forma de criar, cruzar y detectar mosquitos inyectados y su progenie para detectar mutaciones deseadas.

Preparación e inyección de embriones de mosquitos Culex para generar mutaciones nulas utilizando CRISPR/Cas9

Proporcionamos un protocolo detallado para la cría, microinjección de huevos y para el apareamiento eficiente del firebrat Thermobia domestica para generar y mantener cepas mutantes después de la edición del genoma.

Microinyección de óvulos y apareamiento eficiente para la edición del genoma en la thermobia doméstica de firebrat

Este protocolo detalla los pasos de crispr/cas9 mutagénesis dirigida en moscas de arena: recolección de embriones, inyección, cría de insectos e identificación, así como selección de mutaciones de interés.

Mosca de arena (Phlebotomus papatasi) Microinjeción embrionaria para CRISPR/Cas9 Mutagenesis

Aquí se presenta un protocolo de microinyección embrionaria de Helicoverpa armigera (Hübner) e identificación de mutantes knockout creado por la edición del genoma CRISPR / Cas9. Los insectos mutantes permiten una mayor investigación de la función génica y la interacción entre diferentes genes in vivo.

Microinyección embrionaria e identificación de mutantes knockout de Helicoverpa armigera editada por el genoma CRISPR/Cas9 (Hübner)

Aquí hay protocolos para recolectar y microinyectar embriones precelulares de saltamontes de maíz con el fin de modificar su genoma a través de la edición del genoma basada en CRISPR / Cas9 o para la adición de elementos transponibles marcados a través de la transformación de la línea germinal.

Microinyección de saltamontes de maíz, Peregrinus maidis, embriones para la edición del genoma CRISPR/Cas9

Este artículo demuestra la ingeniería genómica mediada por CRISPR-Cas9 en Steinernema hermaphroditum, un nematodo entomopatógeno (EPN: insectoparasito) y un modelo genético emergente. La tecnología descrita es útil para crear mutantes, permitiendo la elucidación de funciones génicas en la biología de los nematodos relevantes para la simbiosis mutualista y parasitaria.

Mutagénesis basada en CRISPR-Cas9 en el nematodo entomopatógeno Steinernema hermaphroditum y el mantenimiento de líneas mutantes

Este estudio desarrolló un flujo de trabajo para la generación y mantenimiento de líneas mutantes estables para el caracol manzano de agua dulce, Pomacea canaliculata. Los protocolos incluyen la recogida de cigotos, su microinyección con los componentes del sistema CRISPR/Cas9 para inducir la edición del genoma, el cultivo ex ovo de embriones y el genotipado tras cruces controlados.

El caracol manzana dorada Pomacea canaliculata: De los cigotos a las líneas mutantes estables

Aprende la microinyección de embriones para la mutagénesis mediada por CRISPR en la hormiga Harpegnathos saltator. Este método permite generar líneas de hormigas genéticamente modificadas para estudiar la función de genes en la comunicación y el comportamiento social.

Inyecciones de embriones para la mutagénesis mediada por CRISPR en el saltador de la hormiga Harpegnathos

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