方法論記事

蚊の生物学の研究における新しい方法論的視点

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DOI:

10.3791/64602

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2022年8月11日

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この記事について

要約

議論された記事:

Bui, M., Li, M., Raban, RR, Liu, N., Akbari, OS Culex quinquefasciatus における効率的な部位特異的突然変異誘発のための胚マイクロインジェクション技術。 視覚化された実験のジャーナル。 (159)、e61375 (2020)。

Carballar-Lejarazú, R.、Pham, TB、Bottino-Rojas, V.、Adolfi, A.、James, AA 遺伝子操作されたノーフェリン蚊のスモールケージ実験室試験。 視覚化された実験ジャーナル。 (171)、e62588 (2021a)。

Carballar-Lejarazú, R.、Tushar, T.、Pham, TB、James, AA Anopheles gambiae 胚のマイクロインジェクション法。 視覚化された実験ジャーナル。 (173)、e62591(2021b)。

チェン、TY 他。次世代シーケンシングのための磁気ビーズベースの蚊DNA抽出プロトコル 視覚化された実験のジャーナル。(170)、e62354 (2021)。

グリグスビー、A.、ケリー、BJ、サンスクラインテ、ND、ベクネル、JJ、ショート、SM ネッタイシマカにおける小胞子虫寄生虫 Edhazardia aedis の伝播。視覚化された実験ジャーナル。(162)、e61574 (2020)。

ジェンセン、BM 他。蚊やショウジョウバエに対する殺虫剤毒性を定量化するための局所応用バイオアッセイ。 視覚化された実験のジャーナル。( 179)、e63391 (2022)。

Jové, V.、Venkataraman, K.、Gabel, TM、Duvall, L. B. ネ ッタイシマ カの動物由来の血液と人工食事の給餌と定量化。 視覚化実験ジャーナル。 (164)、e61835 (2020)。

Lajevardi, A.、Sajadi, F.、Donini, A.、Paluzzi, JPV 成虫の排泄系の神経ペプチドおよびその他の調節因子の活性の研究。 視覚化実験ジャーナル。 (174)、e61849 (2021)。

Liu, X. et al.抗生物質処理蚊を用いた細菌経口摂食試験 視覚化された実験のジャーナル。 (163)、e61341 (2020)。

Meuti, ME, Harrell, R. CRISPR/Cas9 を使用してヌル変異を生成するために 、キュレックス 蚊の胚を準備および注入します。 視覚化された実験のジャーナル。(163)、e61651 (2020)。

Tripathi, AK、Mlambo, G.、Kanatani, S.、Sinnis, P.、Dimopoulos、G. 熱 帯熱マラリア原虫 の配偶子母細胞培養と人工膜給餌による蚊の感染。 視覚化された実験ジャーナル。 (161)、e61426 (2020)。

Tsujimoto, H.、Adelman, Z. N. 24ウェル組織培養プレート(EAgaLプレート)を使用した ネッタイシマカ の繁殖力と生殖能力の改善。 視覚化された実験ジャーナル。 (171)、e61232 (2021)。

王、X. 他。アフリカツメガエル卵母細胞におけるヒト臭気に対するネッタイシマカ臭気受容体の異種発現と機能解析視覚化された実験のジャーナル。(172)、e61813 (2021)。

編集記事

蚊が媒介する病原体は、毎年何百万人ものヒト感染の原因となっています。マラリアやデング熱などのこれらの病原体によって引き起こされる病気と戦うために1,2,3、研究者は蚊の生物学の理解を強化し、新しい蚊駆除ツールを開発しています4,5,6。このコレクションは、蚊の生物学、蚊の駆除、病原体感染、蚊のトランスジェネシスを含む方法論的進歩を通じて、これらの分野の新しい研究を促進します。

Jensen et al.7 は、殺虫剤の直接局所散布と昆虫の質量に基づく投与量決定手順を含む、蚊やショウジョウバエの殺虫活性アッセイについて説明しています。この記事では、作業スペースと化学溶液の準備、殺虫剤の散布、および曝露後の昆虫の生存率の分析について説明します。局所適用方法は、定義された殺虫剤の投与量への一貫した曝露を容易にし、種間およびアッセイ間のばらつきを低減し、害虫駆除や蚊の個体群における殺虫剤耐性の調査に携わる人々にとって非常に興味深いものです。

Chenら8は 、磁気DNA結合ビーズを利用した、全ゲノム配列決定のための蚊サンプルのシンプルで扱いやすいハイスループットDNA抽出プロトコルを強調しています。このプロトコルには、サンプルの均質化と完全な抽出プロセスが含まれます。このアプローチは、資源が限られたラボに適した、高収率でありながら再現性の高いDNA抽出法を促進します。蚊のゲノミクスアプリケーション、特に野外蚊のDNA調製に取り組んでいる人には興味があります。

コレクションのいくつかの記事は、蚊の生物学の研究に関連する方法論的進歩を取り上げています。Jovéら9は、人工飼料で餌を与えられた蚊の食事量のハイスループット、蛍光ベースの定量化について説明しています。これには、食事の準備、フルオレセイン色素の添加、低コストのフィーダーシステムでの食事の供給、その後、与えられた蚊サンプルの食事量の定量が含まれます。記載されている方法論は、人工飼料、血液、糖、または蜜を含む摂食アッセイに関連する蚊の摂食の効果的な評価を可能にします。昆虫の摂食行動を研究している人にとっては貴重です。TsujimotoとAdelman10は、アガロース充填24ウェル細胞培養プレートを使用して蚊の繁殖力と繁殖力をアセイするための新しい技術を概説しています。プロトコルには、プレートの準備、蚊の給餌、産卵、プレートイメージング、およびデータ収集が詳細に記載されています。従来の方法論と比較して時間、スペース、労力が削減され、蚊の適応度や蚊の繁殖の分子基盤を評価する研究者の関心を引くでしょう。Lajevardiら11は、ラムゼイアッセイを利用して、蚊の排泄組織におけるイオン輸送と体液分泌を研究しています。このプロトコルは、ラムゼイアッセイを少量の昆虫組織での使用に適応させ、電極の準備と校正、アッセイ用の蚊組織の準備、マルピーギ尿細管および消化組織からの測定値の記録についても説明します。このプロトコルは、昆虫組織の消化または排泄系、および神経ペプチド/内分泌調節に取り組んでいる人々に興味があります。Wangら12は、アフリカツメガエルの卵母細胞におけるAe.aegypti臭気受容体の異種発現を記述し、人間の匂いに対する反応を評価します。臭気受容体遺伝子のクローニング、cRNA合成、アフリカツメガエル卵母細胞の解剖と単離、遺伝子の異種発現、および受容体活性を測定するための単一感覚器の記録について説明します。このプロトコルは、蚊の嗅覚の遺伝的および機能的基盤を評価するための独自のシステムを提供し、蚊の行動研究に関連する潜在的な応用が可能です。

コレクションの4つの記事は、遺伝子組み換え蚊とトランスジェネシスのプロセスについて論じています。Carballar-Lejarazúら13は、胚マイクロインジェクションを介してトランスジェニックAnophelesガンビア蚊を生産するための詳細な手順を概説し、Buiら14はCRISPR / Cas9ベースのゲノム編集のためのCulex quinquefasciatus胚のマイクロインジェクションを実証しています。前者はヒトマラリア原虫の重要なベクターであり、後者は西ナイルウイルスを含むアルボウイルスの重要なベクターであり、トランスジェネシスの文脈では十分に研究されていません。これらのプロトコルは、針の引っ張りとローディング、卵子の準備とアライメントとそれに続く注射、胚の回収と導入遺伝子表現型のスクリーニングを対象としています。ガンビアプロトコルは、産卵と卵子の採取手順を詳細に説明し、注射の成功を視覚的に示しています。Cx. QuinqueFasciatus プロトコルは、針を引くための特定のパラメーターと変異誘発率を高めるためのヒントを概説します。Meuti と Harrell15 による記事は、Culex pipiens のトランスジェネシス、特に注射プロセスに深く焦点を当てています。ビデオでは、注入プロセス全体を詳細に示しています。針の埋め戻しと取り付け、卵子とインジェクターの位置、および注射を成功させる方法の詳細の概要が説明されています。注射プロセスに関する厳格な技術指導とトラブルシューティングを提供し、卵の孵化率と幼虫の健康状態を最大化するためのヒントを提供します。これら3つの論文は、新しいベクター制御戦略の開発を模索している人、およびアノフェレスとキュレックスの遺伝学と宿主と病原体の相互作用を研究している人にとって興味深いでしょう。Carballar-Lejarazúら16は、遺伝子駆動システムがさまざまな条件下でナイーブ蚊の個体群に特定の遺伝子を広めることができるかどうかを評価するために、小ケージ試験を実行するプロセスについて説明しています。このプロトコルは、氾濫した非ドライブ放出試験、および重複または重複しない蚊の世代による遺伝子ドライブ試験のメカニズムを調べます。ワイルドタイプ-トランスジェニック添加率、スクリーニングプロセス、適応度アッセイを含む実験パラメータの適応、または遺伝子ドライブ対立遺伝子広がりのモデル化に関する正確な詳細を提供します。このプロトコルは、新しい遺伝子ドライブシステムを開発し、遺伝子ドライブの有効性を調べているベクター制御分野の研究者に利益をもたらします。

コレクションの最後の3つの記事では、病原体の培養と曝露について論じています。Liu et al.17 は、微生物叢が果たす生物学的役割を理解するために、抗生物質治療後に成虫の蚊に細菌を再導入するためのプロトコルを実証しています。細菌の培養と単離、抗生物質治療、細菌摂食アッセイを対象としています。このプロトコルは、複雑で多面的な手順の優れた統合を提供します。蚊の微生物叢の研究や成虫の蚊の発育に興味がある方に役立ちます。Grigsbyら18は、Edhazardia aedis microsporidian寄生虫の培養を標準的なネッタイシマカの飼育に統合するためのプロトコルを強調しています。蚊の再感染と感染した蚊の卵の維持前の感染性胞子の分離、同定、および数え方について詳しく説明しています。胞子の検出と蚊の孵化と胞子の準備の調整に関するトラブルシューティングのアドバイスを提供します。このプロトコルは、実験目的で小胞子虫寄生虫を培養しようとしている人、および蚊の免疫またはベクター能力に対する寄生虫感染の影響を調べている人にとって興味深いでしょう。Tripathiら19は、熱帯熱マラリア原虫の配偶子母細胞の培養、膜ガラスフィーダーシステムを介したアノフェレス蚊の感染の実行、およびオーシストとスポロゾイトのカウントのためのプロトコルを詳述しています。これは熱帯熱マラリア原虫の培養に不可欠なプロトコルですが、達成するのが難しい場合があります。このプロトコルは、蚊のマラリア原虫の感染と伝播を調査している人、伝播遮断ツールを含む抗マラリア戦略の開発を検討している人、およびトランスジェニック株や遺伝子駆動戦略を含むガンビアアン個群のベクター能力を調べている人にとって非常に価値があります。

この論文集は、蚊や蚊が媒介する病原体の防除の将来にとって重要な多くの研究テーマを扱っています。農薬に対する蚊の耐性を理解することは、現在の防除プログラムの成功を反映するため、非常に重要です。さらに、抵抗の検出は、制御戦略の変更が必要であることを示すシグナルになる可能性があります。蚊のトランスジェネシス、ゲノム編集、遺伝子駆動などの遺伝子工学技術は、その高い扱いやすさと適応性により、今後 10 年間、そしてそれ以降も蚊の駆除において重要な役割を果たす可能性があります。蚊の生物学、特に集団ゲノミクス、宿主と病原体の相互作用、蚊の行動、主要な生物学的形質の分子基盤のトピックに関する知識の向上は、新しい防除ツールの開発に利用できる貴重な洞察を提供します。たとえば、嗅覚に関与する遺伝子を特定することは、研究者が新しい忌避剤を開発するのに役立つ可能性があり、宿主と病原体の相互作用に関与する遺伝子を特定することは、最終的に抗病原性エフェクターを運ぶトランスジェニック蚊の開発につながる可能性があります。このコレクションはこれらすべてのトピックに触れており、世界中のベクター生物学者の手にかかって、ここで説明する方法は、蚊の生物学の多くの側面に対する新しくユニークな洞察を促進するのに役立ちます。将来の重要な課題は、これらの主題分野で生成された知識を活用して、新しい制御戦略を作成したり、現在の戦略を補完または最適化したりすることです。

開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

この出版物は、米国農務省 (USDA) 国立食糧農業研究所、ハッチ プロジェクト 1026692 EPC の支援を受けました。

参考文献

  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).

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