מאמר שיטה

פרספקטיבות מתודולוגיות חדשות בחקר הביולוגיה של היתושים

2.5K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/64602

⸱

11 באוגוסט 2022

 , 
1W. Harry Feinstone Department of Molecular Microbiology and Immunology, Johns Hopkins Malaria Research Institute, Bloomberg School of Public Health, Johns Hopkins University, 2Department of Entomology & Nematology, Florida Medical Entomology Laboratory, Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida

במאמר זה

תקציר

מאמרים שנדונו:

Bui, M., Li, M., Raban, R. R., Liu, N., Akbari, O. S. טכניקות מיקרו-הזרקת עובר למוטגנזה יעילה ספציפית לאתר ב - Culex quinquefasciatus. כתב העת לניסויים חזותיים. (159), e61375 (2020).

Carballar-Lejarazú, R., Pham, T. B., Bottino-Rojas, V., Adolfi, A., James, A. A. ניסויי מעבדה בכלוב קטן של יתושי אנופלין מהונדסים גנטית. כתב העת לניסויים חזותיים. (171), e62588 (2021א).

Carballar-Lejarazú, R., Tushar, T., Pham, T. B., James, A. A. שיטת מיקרו-הזרקה לעוברי אנופלס גמביה . כתב העת לניסויים חזותיים. (173), e62591(2021b).

חן, ט.י. ואחרים. פרוטוקול מיצוי DNA של יתושים מבוסס חרוזים מגנטיים לריצוף הדור הבא. כתב העת לניסויים חזותיים. (170), e62354 (2021).

Grigsby, A., Kelly, B. J., Sanscrainte, N. D., Becnel, J. J., Short, S. M. התפשטות הטפיל המיקרוספורידיאני Edhazardia aedis ביתושי Aedes aegypti . כתב העת לניסויים חזותיים. (162), e61574 (2020).

ג'נסן, ב. מ. ואחרים. בדיקה ביולוגית ליישום מקומי לכימות רעילות קוטלי חרקים עבור יתושים וזבובי פירות. כתב העת לניסויים חזותיים. (179), e63391 (2022).

Jové, V., Venkataraman, K., Gabel, T. M., Duvall, L. B. האכלה וכימות דם שמקורו בבעלי חיים וארוחות מלאכותיות ביתושי Aedes aegypti . כתב העת לניסויים חזותיים. (164), e61835 (2020).

Lajevardi, A., Sajadi, F., Donini, A., Paluzzi, J. P. V. חקר פעילותם של נוירופפטידים ומווסתים אחרים של מערכת ההפרשה ביתוש הבוגר. כתב העת לניסויים חזותיים. (174), e61849 (2021).

ליו, X. ואחרים. בדיקת הזנה אוראלית חיידקית עם יתושים שטופלו באנטיביוטיקה. כתב העת לניסויים חזותיים. (163), e61341 (2020).

Meuti, M. E., Harrell, R. הכנה והזרקה של עוברים של יתושי Culex ליצירת מוטציות אפס באמצעות CRISPR / Cas9. כתב העת לניסויים חזותיים. (163), e61651 (2020).

Tripathi, A. K., Mlambo, G., Kanatani, S., Sinnis, P., Dimopoulos, G. Plasmodium falciparum gametocyte culture וזיהום יתושים באמצעות האכלת ממברנה מלאכותית. כתב העת לניסויים חזותיים. (161), e61426 (2020).

Tsujimoto, H., Adelman, Z. N. בדיקת פוריות ופוריות משופרת עבור Aedes aegypti באמצעות 24 לוחות תרבית רקמות באר (לוחות EAgaL). כתב העת לניסויים חזותיים. (171), e61232 (2021).

וואנג, X. ואחרים. ביטוי הטרולוגי וניתוח פונקציונלי של קולטני ריח Aedes aegypti לריחות אנושיים בביציות Xenopus . כתב העת לניסויים חזותיים. (172), e61813 (2021).

מאמר מערכת

פתוגנים המועברים על ידי יתושים אחראים למיליוני זיהומים אנושיים מדי שנה. כדי להילחם במחלות הנגרמות על ידי פתוגנים אלה כמו מלריה ודנגי 1,2,3, חוקרים מחזקים את ההבנה של הביולוגיה של יתושים ומפתחים כלים חדשים להדברת יתושים 4,5,6. אוסף זה מאפשר מחקר חדש בתחומים אלה באמצעות התקדמות מתודולוגית הכוללת ביולוגיה של יתושים, הדברת יתושים, זיהום פתוגנים וטרנסגנזה של יתושים.

Jensen et al.7 מתארים בדיקת פעילות קוטלי חרקים ביתושים וזבובי פירות הכוללת יישום מקומי ישיר של קוטלי חרקים והליך קביעת מינון המבוסס על מסת חרקים. המאמר מכסה את הכנת סביבת העבודה והתמיסות הכימיות, יישום קוטלי חרקים ובדיקת הישרדות חרקים לאחר החשיפה. מתודולוגיית היישום המקומי מאפשרת חשיפה עקבית למינונים מוגדרים של קוטלי חרקים, תוך הפחתת שונות בין-ספציפית ובין-בדיקתית, אשר תעניין מאוד את העוסקים בהדברת חרקים או בחקירת עמידות לקוטלי חרקים באוכלוסיות יתושים.

Chen et al.8 מדגישים פרוטוקול מיצוי DNA פשוט, ניתן לביצוע ובעל תפוקה גבוהה של דגימות יתושים לריצוף גנום שלם, תוך שימוש בחרוזים מגנטיים קושרי DNA. הפרוטוקול כולל הומוגניזציה של דגימה ותהליך מיצוי מלא. גישה זו מקדמת שיטת מיצוי DNA בעלת תפוקה גבוהה, אך ניתנת לשחזור רב, המתאימה למעבדות מוגבלות במשאבים. זה יעניין את העובדים עם יישומי גנומיקה של יתושים, במיוחד עם תכשירי DNA של יתושי שדה.

מספר מאמרים באוסף מכסים התקדמות מתודולוגית הקשורה לחקר הביולוגיה של היתושים. Jové et al.9 מתארים כימות מבוסס תפוקה גבוהה ומבוסס פלואורסצנטיות של נפחי הארוחות עבור יתושים הניזונים מתזונה מלאכותית. זה כולל הכנת ארוחות, הוספת צבע הפלואורסצאין, אספקת הארוחה במערכת הזנה בעלות נמוכה, ולאחר מכן כימות נפח הארוחה בדגימות יתושים מוזנות. המתודולוגיה המתוארת מאפשרת הערכה יעילה של האכלת יתושים, עם רלוונטיות לבדיקות האכלה הכוללות תזונה מלאכותית, דם, סוכר או צוף. זה יהיה בעל ערך למי שלומד התנהגות האכלת חרקים. טסוג'ימוטו ואדלמן10 מתארים טכניקה חדשה לבדיקת פוריות ופוריות יתושים באמצעות לוחות תרבית תאים מלאים באגרוז עם 24 בארות. הפרוטוקול מפרט את הכנת הצלחות, האכלת יתושים, הטלה, הדמיית צלחות ואיסוף נתונים. זה מפחית זמן, מקום ועבודה בהשוואה למתודולוגיה קונבנציונלית, ויעניין חוקרים המעריכים את כושר היתושים או את הבסיס המולקולרי של רביית יתושים. Lajevardi et al.11 משתמשים במבחן רמזי כדי לחקור הובלת יונים והפרשת נוזלים ברקמות הפרשה של יתושים. הפרוטוקול מתאים את בדיקת רמזי לשימוש עם כמות קטנה של רקמת חרקים, ודן גם בהכנה וכיול של אלקטרודות, הכנת רקמות יתושים לבדיקה ורישום קריאות מצינוריות מלפיגיות ורקמות עיכול. פרוטוקול זה יעניין את העובדים עם מערכות עיכול או הפרשה וויסות נוירופפטיד/אנדוקריני של רקמות חרקים. Wang et al.12 מתארים ביטוי הטרולוגי של קולטני ריח Ae. aegypti בביציות Xenopus כדי להעריך את תגובתם לריחות אנושיים. הוא מכסה שיבוט גנים של קולטני ריח, סינתזת cRNA, דיסקציה ובידוד של ביציות Xenopus , ביטוי הטרולוגי של הגנים, ולאחר מכן רישום סנסילום יחיד כדי לאמוד את פעילות הקולטן. פרוטוקול זה מספק מערכת ייחודית להערכת הבסיס הגנטי והתפקודי של ריח יתושים, עם יישומים פוטנציאליים הקשורים לחקר התנהגות יתושים.

ארבעה מאמרים באוסף דנים ביתושים מהונדסים גנטית ובתהליך הטרנסגנזה. Carballar-Lejarazú et al.13 מתארים נהלים מפורטים לייצור יתושי Anopheles gambiae טרנסגניים באמצעות מיקרו-הזרקה עוברית, בעוד Bui et al.14 מדגימים מיקרו-הזרקה של עוברי Culex quinquefasciatus לעריכת גנום מבוססת CRISPR/Cas9. הראשון הוא וקטור מרכזי של טפילי מלריה אנושיים, בעוד שהאחרון הוא וקטור מרכזי של ארבו-וירוסים, כולל נגיף מערב הנילוס, ואינו נחקר מספיק בהקשר של טרנסגנזה. פרוטוקולים אלה מכסים משיכה וטעינה של מחטים, הכנת ביציות ויישור ולאחר מכן הזרקה, והתאוששות עוברים ובדיקת פנוטיפים טרנסגנים. פרוטוקול An. gambiae מפרט את הליכי ההטלה וקצירת הביציות, ומתאר חזותית הזרקות מוצלחות. ה-Cx. פרוטוקול quinquefasciatus מתאר פרמטרים ספציפיים למשיכת מחט וטיפים להגדלת שיעורי המוטגנזה. המאמר של Meuti ו-Harrell15 מספק התמקדות מעמיקה בטרנסגנזה ב-Culex pipiens, במיוחד בתהליך ההזרקה. הסרטון מציג את כל תהליך ההזרקה לעומק רב; הוא מתאר מילוי חוזר וחיבור המחט, מיקום הביצים והמזרק, כמו גם את הפרטים כיצד להזריק בהצלחה. הוא מספק הדרכה טכנית קפדנית ופתרון בעיות לגבי תהליך ההזרקה ומציע טיפים למקסום קצב בקיעת הביצים וכושר הזחלים. שלושת המאמרים הללו יעניינו את אלה המבקשים לפתח אסטרטגיות חדשות לבקרת וקטור, כמו גם את אלה החוקרים את הגנטיקה של אנופלס וקולקס ואינטראקציות מארח-פתוגן. Carballar-Lejarazú et al.16 מתארים את התהליך להפעלת ניסויים בכלובים קטנים כדי להעריך אם מערכות הנעת גנים יכולות להפיץ גנים ספציפיים לאוכלוסיות יתושים נאיביות בתנאים שונים. הפרוטוקול בוחן את המכניקה של ניסויי שחרור ללא דחף, וניסויי דחף גנים עם דורות יתושים חופפים או לא חופפים. הוא מספק פרטים מדויקים על יחסי הוספה טרנסגניים, תהליכי סינון והתאמת פרמטרים ניסיוניים כדי לכלול מבחני כושר או למידול התפשטות אלל כונן גנים. פרוטוקול זה יועיל לחוקרים בתחום בקרת הווקטור המפתחים מערכות חדשות להנעת גנים ובוחנים את יעילות ההנעה הגנטית.

שלושת המאמרים האחרונים באוסף דנים בתרבות פתוגנים וחשיפה. ליו ועמיתיו 17 מדגימים את הפרוטוקול להחזרת חיידקים ליתושים בוגרים לאחר טיפול אנטיביוטי, על מנת לסייע בהבנת התפקידים הביולוגיים שממלאת המיקרוביוטה. הוא מכסה תרבית ובידוד של חיידקים, טיפול אנטיביוטי ומבחני הזנת חיידקים. הפרוטוקול מספק סינתזה טובה של הליך מורכב ורב-פנים. זה יהיה שימושי למי שמעוניין לחקור את המיקרוביוטה של יתושים או לפתח יתושים גנוטוביוטיים בוגרים. Grigsby et al.18 מדגישים את הפרוטוקול לשילוב תרבית הטפיל המיקרוספורידיאני Edhazardia aedis בגידול Aedes aegypti סטנדרטי. הוא מפרט את הבידוד, הזיהוי והספירה של נבגים זיהומיים, לפני הדבקה חוזרת של יתושים ותחזוקה של ביצי היתושים הנגועות. הוא נותן ייעוץ לפתרון בעיות לגבי זיהוי נבגים ותיאום בקיעת יתושים עם הכנת נבגים. פרוטוקול זה יעניין את אלה המבקשים לגדל טפילים מיקרוספורידיים למטרות ניסוי, ואלה הבוחנים את ההשפעה של זיהום טפילים על חסינות היתושים או יכולתם הווקטורית. Tripathi et al.19 מפרטים את הפרוטוקול לתרבית גמטוציטים של Plasmodium falciparum , ביצוע זיהומים של יתושי אנופלס באמצעות מערכת הזנת הממברנה-זכוכית, וספירת אוציטים וספורוזואיטים. זהו פרוטוקול חיוני לתרבית P. falciparum , שיכול להיות קשה להשגה. הפרוטוקול יהיה בעל ערך רב עבור אלה החוקרים זיהום והעברה של פלסמודיום ביתושים, עבור אלה המעוניינים לפתח אסטרטגיות נגד מלריה, כולל כלים לחסימת העברה, ולאלה הבוחנים את יכולת הווקטור של אוכלוסיות An. gambiae , כולל קווים טרנסגניים ואסטרטגיות הנעת גנים.

אוסף המאמרים עוסק בנושאי מחקר רבים החשובים לעתיד הדברת יתושים ופתוגנים המועברים על ידי יתושים. הבנת עמידות היתושים לחומרי הדברה היא קריטית מכיוון שהיא משקפת את הצלחת תוכניות ההדברה הנוכחיות; יתר על כן, זיהוי התנגדות יכול להיות איתות לכך שנדרשים שינויים באסטרטגיות הבקרה. טכנולוגיות הנדסה גנטית, כולל טרנסגנזה של יתושים, עריכת גנום והנעת גנים, ככל הנראה ישחקו תפקיד מפתח בהדברת יתושים בעשור הקרוב ומעבר לו בשל יכולת המשיכה וההסתגלות הגבוהה שלהם. ידע משופר בביולוגיה של יתושים, במיוחד בנושאים של גנומיקה של אוכלוסיות, אינטראקציות מארח-פתוגן, התנהגות יתושים והבסיס המולקולרי של תכונות ביולוגיות מרכזיות, יספק תובנות חשובות שניתן להשתמש בהן לפיתוח כלי בקרה חדשים. לדוגמה, זיהוי גנים המעורבים בחוש הריח יכול לעזור לחוקרים לפתח דוחים חדשים, בעוד שזיהוי גנים המעורבים באינטראקציות מארח-פתוגן יכול בסופו של דבר להוביל להתפתחות יתושים טרנסגניים הנושאים אפקטורים אנטי-פתוגניים. אוסף זה נוגע בכל הנושאים הללו, ובידיהם של ביולוגים וקטוריים מרחבי העולם, השיטות המתוארות כאן יעזרו לאפשר תובנות חדשות וייחודיות על היבטים רבים של ביולוגיה של יתושים. אתגר מרכזי לעתיד יהיה מינוף הידע שנוצר בתחומים אלה כדי לייצר אסטרטגיות בקרה חדשות או להשלים או לייעל אסטרטגיות קיימות.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

פרסום זה נתמך על ידי המכון הלאומי למזון וחקלאות של משרד החקלאות של ארצות הברית (USDA), פרויקט האץ' 1026692 ל-EPC.

מקורות

  1. Bhatt, S., et al. The global distribution and burden of dengue. Nature. 496 (7446), 504-507 (2013).
  2. Bhutta, Z. A., Sommerfeld, J., Lassi, Z. S., Salam, R. A., Das, J. K. Global burden, distribution, and interventions for infectious diseases of poverty. Infectious Diseases of Poverty. 3, 21(2014).
  3. Caminade, C., McIntyre, K. M., Jones, A. E. Impact of recent and future climate change on vector-borne diseases. Annals of the New York Academy of Sciences. 1436 (1), 157-173 (2019).
  4. Caragata, E. P., et al. Prospects and pitfalls: Next-Generation tools to control mosquito-transmitted disease. Annual Review of Microbiology. 74, 455-475 (2020).
  5. Jones, R. T., Ant, T. H., Cameron, M. M., Logan, J. G. Novel control strategies for mosquito-borne diseases. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 376 (1818), 20190802(2021).
  6. Wilson, A. L., et al. The importance of vector control for the control and elimination of vector-borne diseases. PLoS Neglected Tropical Diseases. 14 (1), 0007831(2020).
  7. Jensen, B. M., et al. Topical application bioassay to quantify insecticide toxicity for mosquitoes and fruit flies. Journal of Visualized Experiments. (179), e63391(2022).
  8. Chen, T. Y., et al. A magnetic-bead-based mosquito DNA extraction protocol for next-generation sequencing. Journal of Visualized Experiments. (170), e62354(2021).
  9. Jové, V., Venkataraman, K., Gabel, T. M., Duvall, L. B. Feeding and quantifying animal-derived blood and artificial meals in Aedes aegypti mosquitoes. Journal of Visualized Experiments. (164), e61835(2020).
  10. Tsujimoto, H., Adelman, Z. N. Improved fecundity and fertility assay for Aedes aegypti using 24 well tissue culture plates (EAgaL plates). Journal of Visualized Experiments. (171), e61232(2021).
  11. Lajevardi, A., Sajadi, F., Donini, A., Paluzzi, J. V. Studying the activity of neuropeptides and other regulators of the excretory system in the adult mosquito. Journal of Visualized Experiments. (174), e61849(2021).
  12. Wang, X., et al. Heterologous expression and functional analysis of Aedes aegypti odorant receptors to human odors in Xenopus oocytes. Journal of Visualized Experiments. (172), e61813(2021).
  13. Carballar-Lejarazú, R., Tushar, T., Pham, T. B., James, A. A. Microinjection method for Anopheles gambiae embryos. Journal of Visualized Experiments. (173), e62591(2021).
  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).

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

Culex QuinquefasciatusAnopheles GambiaeGenetically-engineered MosquitoesMicroinjection TechniquesDNA Extraction ProtocolInsecticide Toxicity BioassayAedes AegyptiNeuropeptides RegulationCRISPR/Cas9Plasmodium FalciparumArtificial Membrane Feeding
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.