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C. quinquefasciatus, comunemente nota come zanzara della casa meridionale, è un vettore competente di numerosi agenti patogeni tra cui il virus del Nilo occidentale (WNV), l'encefalite giapponese, l'encefalite di Saint Louis e l'encefalite equina orientale. In particolare, da quando è stato rilevato per la prima volta a New York nel 1999, il WNV è diventato una delle principali malattie trasmesse da vettori in tutti gli Stati Uniti continentali (USA) con oltre 50.000 casi umani segnalati con circa 2.300 morti tra il 1999 e il2018 1 e oltre 4.500 casi equini segnalati tra il 2008-20192. Inoltre, almeno 23 specie di uccelli trovate in Nord America sono state colpite da infezioni da WNV con almeno 12 specie classificate come irrecuperabili a seguito di WNV3. L'impatto del WNV sulle popolazioni umane, equine e aviarie è dovuto al comportamento opportunistico di alimentazione dei suoi vettori. In genere, gli uccelli sono gli ospiti principali per WNV e gli esseri umani e i cavalli sono ospiti incidentali o senza uscita. Alcuni agenti patogeni vettorizzati da C. quinquefasciatus infettano solo uccelli come il parassita della malaria aviaria, Plasmodium relictum. Nelle Hawaii, C. quinquefasciatus è un vettore principale della malaria aviaria e ha causato l'estinzione di molte specie di uccelli nativi4,5.
Per controllare le malattie trasmesse da C. quinquefasciatus, ricercatori e agenzie di controllo dei vettori hanno usato strumenti di controllo della popolazione di zanzare comunemente stabiliti come l'applicazione di insetticidi6, tuttavia, questi metodi sono costosi, non specie-specifici, e hanno un'efficacia limitata in quanto la resistenza agli insetticidi è elevata in molte popolazioni di C. quinquefasciatus 6,7,8,9. Altre tecniche di controllo, come le strategie di controllo della popolazione basate su Wolbachiasono state sviluppate negli ultimi anni10,11, ma i costi di fitness associati all'infezione da Wolbachia limitano la fattibilità di questo approccio per questo vettore12. Esistono anche metodi di controllo basati sulla genetica che sono stati sviluppati in altre specie di zanzare come Aedes aegypti13,14, Anopheles gambiae15 e Anopheles stephensi16, incluso lo sviluppo di zanzare resistenti ai patogeni17,18,19, che potrebbero anche essere sviluppati per C. quinquefasciatus se gli strumenti di ingegneria del genoma richiesti sono sviluppato per questa specie. Tuttavia, la biologia di C. quinquefasciatus differisce notevolmente da altri vettori di zanzare Aedes e Anopheles, il che ha reso difficile lo sviluppo di tecnologie genetiche simili in questo vettore. Con l'avvento delle tecnologie di ingegneria del genoma basate su CRISPR, l'ingegneria del genoma preciso è diventata sempre più banale, economica e adattabile e di conseguenza ha portato allo sviluppo di nuovi strumenti genetici in un'ampia varietà di specie.
Per generare mutazioni con tecnologie basate su CRISPR, una miscela di proteina Cas9 e RNA guida sintetico (sgRNA), complementare ai loci desiderati, viene microiniettata in embrioni in stadio pre-blastoderma. Poiché le femmine di C. quinquefasciatus depongono le uova in gruppi attaccati in una struttura a zattera galleggiante (Figura 1), al contrario di ovopositare singole uova, un tratto delle zanzare Aedes e Anopheles, le microiniezioni embrionali sono sempre più complicate in questa specie. Le larve di Culex emergono anche dal lato anteriore di ciascun uovo, che è in contatto con la superficie dell'acqua (Figura 1), quindi l'orientamento dell'uovo dopo la manipolazione è importante in questa specie. Qui descriviamo un protocollo dettagliato progettato per la microiniezione della proteina Cas9 e sgRNA negli embrioni di C. quinquefasciatus. Questo protocollo è stato progettato per accogliere tratti unici della biologia Culex al fine di migliorare la sopravvivenza degli embrioni e i tassi di mutazione del genoma attraverso alcuni passaggi che sono fondamentali per la raccolta tempestiva degli ovuli e la sopravvivenza degli ovociti.