May 24th, 2020
פרוטוקול זה מתאר הליכי מיקרו-אינצ'ק עבור עוברים Culex quinquefasciatus הממוטבים לעבודה עם כלי עריכת גנים CRISPR/Cas9. טכניקה זו יכולה ליצור ביעילות מוטציות ספציפיות לאתר, תורשתיות, נבטים שניתן להשתמש בהן לבניית טכנולוגיות גנטיות בווקטור המחלה המאופק הזה.
טכניקות מיקרו-הזרקה של עוברים סללו את הדרך לפיתוח כלים רבים לבקרת וקטורים מבוססי גנטיקה. למרות שלמיני חרקים רבים יש פרוטוקולים שכבר מפותחים היטב, Culex quinquefasciatus נותר יחסית לא נחקר. פרוטוקול מיקרו-הזרקה זה תוכנן במיוחד כדי להתאים לתכונות הביולוגיות הייחודיות של Culex quinquefasciatus, כולל איסוף ביציות, הפרדת רפסודת ביצים והליכים לאחר ההזרקה.
סביר להניח שניתן להתאים שיטה זו לכל מין קולקס מעניין, וניתן להשתמש בה כדי לחקור את תפקוד הגנים או ליצור טכנולוגיות בקרה מבוססות גנטית עבור מיני קולקס. התחל בהפרדת הביצים מהרפסודות. השתמש במלקחיים או במכחול כדי ללחוץ כלפי מטה על הרפסודה ולהפריד את הביצים הבודדות.
יישר את הביצים על רצועה דקה של סרט דביק דו צדדי המונח על החלק העליון של שקופית זכוכית, תוך מאמץ לכוון את הצד הקדמי של כל ביצה לאותו כיוון. מכינים את תערובת ההלו-פחמן על ידי ערבוב עדין של ריאגנטים של הלוקרבון עם מים, ודגירה של התערובת בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס למשך הלילה. מכסים ביצים מיושרות בתערובת שמן הלוקרבון.
כדי ליצור מחטים למיקרו-הזרקות הנח זכוכית נימית אלומינוסיליקט לתוך מושך מחט, בהתאם להוראות היצרן. הגדר את החום ל-560, המהירות ל-100, ההשהיה ל-70, המשיכה ל-97 והלחץ ל-500. לאחר מכן הפעל את חולץ המחט.
גע בעדינות בקצה המחט הנמשכת על צלחת שוחקת היהלום המסתובבת למשך כ-10 שניות בזווית של 50 מעלות כדי לשפע את קצה המחט. הטמיעו מחטים משוכות ומשופעות לשורות של חימר של מודלים בצלחת פטרי. הכן את תערובת ההזרקה המורכבת מריאגנטים לשינוי גנום ואחסן אותה על קרח.
השתמש בקצה מיקרו-טוען כדי לטעון שני מיקרוליטר של תערובת הזרקה לתוך מחט ההזרקה. הנח את מחט ההזרקה המלאה לתוך מיקרומניפולטור המקושר למיקרו-מזרק אלקטרוני והנח את מגלשת הזכוכית עם הביצים המיושרות על הבמה של מיקרוסקופ מורכב. בעזרת המיקרומניפולטור, יישר את המחט כדי לכוון לקצה האחורי של העובר בזווית של 25 עד 35 מעלות.
הכניסו בזהירות את המחט לעובר והזריקו את התערובת בכמות של כ-10% מנפח העובר. להזריק 20 ביציות בכל פעם, ואז לעצור ולבצע הליכי התאוששות עוברים. תוך 20 דקות לאחר ההזרקה, הסר בזהירות את שמן הלוקרבון מהביצים על ידי הברשה קלה בעזרת מברשת נקייה.
מרימים את הביצים בעזרת המכחול ומניחים אותן בכוס מים מזוקקים כפולים, תוך הקפדה על שמירת הביצים על פני השטח. במהלך שבעת הימים הבאים, בדוק את הביצים מדי יום לבקיעה ופעל לפי נהלי גידול זחלים רגילים. סנן את היתושים המוזרקים עבור הפנוטיפים המוטנטיים באמצעות סטריאוסקופ.
שיטה זו שימשה ליצירת מוטציות סומטיות ומוטציות נבט של גן קריטי להתפתחות פיגמנטציה של עיניים כהות. מוטציות סומטיות שנוצרו על ידי CRISPR-Cas9 נמדדו על ידי בדיקת אובדן פיגמנטציה בעיני שלב האישון של אנשים שהוזרקו. מוטציות סומטיות היו קיימות בדרך כלל כפנוטיפים של פסיפס, כאשר לחלק מהתאים אך לא לכולם יש את הפנוטיפ המוטנטי.
שיעורי המוטציות בקו הנבט נקבעו על ידי הכלאה של פסיפס G אפס פרטים וניקוד לכל צאצא לבן עיניים לחלוטין. ניסויים אלה הביאו לשיעור הישרדות עוברי של 64 עד 82%, שיעור מוטגנזה סומטי של 37 עד 57% ושיעור מוטגנזה של יותר מ-61%. על ידי ריבוב sgRNAs כדי להתמקד במספר מיקומים באותו גן, שיעורי המוטגנזה הסומטיים והנבט עלו עד 86%בנוסף, במשך דורות רבים, מלאי הומוזיגוטי בר קיימא של המוטאנטים הלבנים נשמר בהצלחה במעבדה.
כדי לייעל את שיעורי ההישרדות והמוטגנזה, יש להכין כראוי את כל החומרים, כולל שמן הלופחמן, נוזל הזרקה ומחטים, לפני ניסיון מיקרו-הזרקה. זה יאפשר תהליך מיקרו-הזרקה יעיל וממוקד יותר.
פרוטוקול זה מתאר טכניקות מיקרו-הזרקה לעובר של Culex quinquefasciatus, מותאמות לעריכת גנים CRISPR/Cas9. הוא מאפשר יצירה יעילה של מוטציות בקו הנבט לצורך מחקר גנטי וטכנולוגיות שליטה בווקטורים.
Efficient embryo microinjection enables site-specific mutagenesis in Culex quinquefasciatus, a key vector for diseases such as West Nile virus and lymphatic filariasis. This capability supports target validation and mechanistic de-risking in early discovery by generating heritable mutations for functional gene studies. The protocol addresses species-specific barriers, improving predictive confidence in vector control target identification and preclinical model development.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis to lead identification by enabling functional genomics in an understudied vector species.