פרוקי רגליים הניזונים מדם כגון יתושים, קרציות וזבובי חול מעבירים מספר פתוגנים רלוונטיים מבחינה רפואית, שרבים מהם אינם נחקרים מספיק וחסרים טיפולים נאותים. לכן, מניעת העברת מחלות דורשת לעתים קרובות התמקדות בפרוקי רגליים1. לדוגמה, ניהול וקטור משולב (IVM) הוא מסגרת מקיפה שמטרתה להגביר את היעילות של שיטות הדברה וקטוריות מסורתיות, כגון קוטלי חרקים, על ידי הגדלתן בשיטות חדשניות יותר כגון הדברה גנטית2. אוסף מיוחד זה מדגיש מגוון רחב של פרוקי רגליים טרנסגניים הנוצרים כדי לחקור ולשלוט במחלות הנישאות על ידי וקטורים, ואת הכישורים הטכניים והיצירתיים הדרושים לפיתוח אורגניזמים מהונדסים גנטית כאלה.
יחסי פרוקי רגליים-פתוגן-מארח מתפתחים במשך שנים רבות כדי לעצב את הגנטיקה של כל המינים המושפעים 3,4,5. מערכות מודל בדרך כלל אינן מספקות לחקר פרוקי רגליים הניזונים מדם מכיוון שהביולוגיה וההתנהגויות שלהם ספציפיות למין. אנטומולוגים מולקולריים חייבים לשחזר את הסביבות המורכבות המאפשרות הזנה ורבייה של דם, כך שניתן יהיה לתחזק את המינים הבודדים ולחקור אותם באופן שגרתי במעבדה בתנאים מבוקרים. גידול פרוקי רגליים המטופאגים דורש הן מומחיות ביולוגית והן "תשומת לב קפדנית של אנשים מיומנים"6. מסיבה זו, אין פלא שביולוגיה וקטורית נמצאת בחזית החדשנות הגנטית.
למרות שגיליון מיוחד זה עוסק ביצירת פרוקי רגליים טרנסגניים על פני סוגים שונים, נושא מרכזי אחד עולה: התהליך דורש תשומת לב רבה לפרטים, הבנה חדה של הביולוגיה של האורגניזם וחשיבה המצאתית. Louradour et al.7 מדגישים את האתגרים של התאמת טכניקות מיקרו-הזרקה עובריות לווקטורים של טפילי לישמניה , כלומר, זבובי חול – המטילים ביצים קטנות מאוד. ביצים טריות שהוטלו מועברות לפיסות בודדות של נייר פילטר שחור על שקופית מיקרוסקופ עם כיסוי ומסודרות בזהירות להזרקת מיקרו. רמות הלחות, איכות החומרים המוכנים והטיפול בו מתבצע התהליך הם רק כמה משתנים הקובעים אם הטכניקה תצליח. מיקרו-הזרקה של ביצית קרציות קשות מציגה סט מובהק של אתגרים - שכבת שעווה חיצונית עבה על העוברים, כוריון קשה ולחץ תוך סגלגל גבוה8. שארמה ועמיתיו מתארים הליכים ב- Ixodes scapularis המתגברים על מכשולים אלה על ידי הסרת שכבת השעווה, ריכוך הכוריון וייבוש הביצים8. אלה כוללים כריתת איבר הג'נה (בלוטת השעווה) מנקבות מטילות, איסוף הביצים תוך 24 שעות מההטלה, ולאחר מכן הנחת הביצים בתמיסת נתרן כלורי של 1% (w/v) למשך כשעה אחת לפני הזרקת מיקרו8.
אפשר לעקוף מיקרו-זריקות עובריות על ידי הזרקת גולם או בוגרים עם המנגנון שעורך או משתיק גנים. בנטה ועמיתיו מתארים טכניקה זו באמצעות שתי שיטות העברת שחלות - העברת שחלות בתיווך קולטן של מטען (ReMOT Control) או כמוסות פפטיד אמפיפיליות מסועפות (BAPC) - כמו גם שתי אסטרטגיות הזרקה (Femtojet או צינור אספירטור) בצרעת התכשיט הטפילית Nasonia vitripennis9. גלמים הוצמדו בשורה וחוברו לשקופית מיקרוסקופ עם דבק כדי להקל על תהליך ההזרקה ולהפחית את התמותה9. מבוגרים, לעומת זאת, הורדמו על קרח כדי שהמשתמש יוכל לתמוך בנקבה עם מלקחיים במהלך הזרקת הבטן.
בנוסף לעריכת גנים בתיווך CRISPR/Cas9, גיליון זה מכסה טכנולוגיות הנדסה גנטית אחרות המשמשות בפרוקי רגליים, כולל רקומבינאז φC31 מכוון אתר ו-GAL4-UAS. הראשון, שתואר על ידי אדולפי ואחרים, משיג אינטגרציה מכוונת אתר של מטען טרנסגני מאגף attB לאינטגרציה יחידה או חילופי קלטות בתיווך רקומבינאז בווקטורי המלריה Anopheles gambiae ו-Anopheles stephensi10. טכנולוגיה זו מאפשרת החדרה מכוונת אתר לקווי עגינה שהוקמו בעבר, מה שמפשט את האימות על ידי הימנעות מהשפעות מיקום ותוכניות הזדווגות במורד הזרם הנחוצות לקו גנטייציב 10. הטכניקה השנייה, מערכת GAL4-UAS הדו-חלקית, משמשת את פולטון ועמיתיו ליצירת אנופלס גמביה טרנסגנית המבטאת קלטות טרנסגניות באופן מרחבי-טמפורלי, ספציפי לרקמות, אפילו על חשבון עלויות כושר חמורות11. בגלל הגמישות שלה, מערכת זו מאפשרת לחוקרים לסנן פנוטיפים ולהסיק תפקודי גנים שאולי לא היו אפשריים אחרת.
ואכן, מטען טרנסגני מעניק לעתים קרובות עלויות כושר לפרוקי הרגליים; לכן, וויליאמס ועמיתיו קבעו פרוטוקולים פשוטים למדידת עלויות כושר ביתושים טרנסגניים Aedes aegypti 12. אלה כללו פוריות, גודל וצורת כנפיים, פוריות, יחס בין המינים, כדאיות, זמני התפתחות, תרומת גברים ואריכות ימים של מבוגרים12. ניתן להשתמש במדידות כושר כאלה כדי להשוות את בריאותם של יתושים טרנסגניים שנוצרו במחקרים או כדי לדגמן את קצב הקיבוע הטרנסגני במודלים מתמטיים.
הפרטים המתודולוגיים בכתבי היד הללו מאוירים ויזואלית כדי להקל על השכפול. מוצגות מגוון טכניקות מולקולריות ואנטומולוגיות: מין וסינון גלמי יתושים לסמנים פלואורסצנטיים11,12; שילוב וטיהור תורם ועוזר φC31 פלסמידתערובות 10; הזרקת צרעות תכשיטים בוגרות תוך בטן9; מסדרים ביצי זבוב חול להזרקת מיקרו7; והסרת בלוטות שעוות קרציות8. בהתחשב במגוון הטכניקות המכוסות בגיליון מיוחד זה, חובבים ומומחים מוזמנים להציץ ביסודות יצירת פרוקי רגליים מהונדסים גנטית. טכניקות אלו הן הבסיס לחקר הפיזיולוגיה של פרוקי רגליים ואינטראקציות וקטור-פתוגן, החיוניות לפיתוח אסטרטגיות חדשות המפחיתות מחלות הנישאות על ידי וקטורים.