Nieuwe methodologische perspectieven in de studie van de biologie van muggen

Yuemei Dong; Eric P. Caragata

doi:10.3791/64602

Methodenartikel

Nieuwe methodologische perspectieven in de studie van de biologie van muggen

2.5K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/64602

⸱

11 augustus 2022

Yuemei Dong¹ , Eric P. Caragata²

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

In dit artikel

Samenvatting

BESPREKTE ARTIKELEN:

Bui, M., Li, M., Raban, R. R., Liu, N., Akbari, O. S. Embryo-micro-injectietechnieken voor efficiënte plaatsspecifieke mutagenese in Culex quinquefasciatus. Journal of Visualized Experiments. (159), e61375 (2020).

Carballar-Lejarazo, R., Pham, T. B., Bottino-Rojas, V., Adolfi, A., James, A. A. Kleine-kooi laboratoriumproeven met genetisch gemodificeerde anofeline muggen. Journal of Visualized Experiments. (171), e62588 (2021a).

Carballar-Lejarazo, R., Tushar, T., Pham, T. B., James, A. A. Micro-injectiemethode voor Anopheles gambiae embryo's. Journal of Visualized Experiments. (173), e62591(2021b).

Chen, T. Y. et al. Een op magnetische kralen gebaseerd protocol voor DNA-extractie van muggen voor next-generation sequencing. Journal of Visualized Experiments. (170), e62354 (2021).

Grigsby, A., Kelly, B. J., Sanscrainte, N. D., Becnel, J. J., Short, S. M. Propagatie van de microsporidische parasiet Edhazardia aedis in Aedes aegypti muggen. Journal of Visualized Experiments. (162), e61574 (2020).

Jensen, B. M. et al. Topische toedieningsbio-assay om de toxiciteit van insecticiden voor muggen en fruitvliegen te kwantificeren. Journal of Visualized Experiments. (179), e63391 (2022).

Jove, V., Venkataraman, K., Gabel, T. M., Duvall, L. B. Voeding en kwantificering van dierlijk bloed en kunstmatige maaltijden in Aedes aegypti muggen. Journal of Visualized Experiments. (164), e61835 (2020).

Lajevardi, A., Sajadi, F., Donini, A., Paluzzi, J. P. V. Studie naar de activiteit van neuropeptiden en andere regulatoren van het uitscheidingssysteem in de volwassen mug. Journal of Visualized Experiments. (174), e61849 (2021).

Liu, X. et al. Een bacteriële orale voedingstest met antibiotica-behandelde muggen. Journal of Visualized Experiments. (163), e61341 (2020).

Meuti, M. E., Harrell, R. Voorbereiding en injectie van embryo's van Culex muggen om null-mutaties te genereren met behulp van CRISPR/Cas9. Journal of Visualized Experiments. (163), e61651 (2020).

Tripathi, A. K., Mlambo, G., Kanatani, S., Sinnis, P., Dimopoulos, G. Plasmodium falciparum gametocytcultuur en muginfectie door middel van kunstmatige membraanvoeding. Journal of Visualized Experiments. (161), e61426 (2020).

Tsujimoto, H., Adelman, Z. N. Verbeterde fecunditeit en fertiliteitstest voor Aedes aegypti met behulp van 24-wels weefselkweekplaten (EAgaL platen). Journal of Visualized Experiments. (171), e61232 (2021).

Wang, X. et al. Heterologe expressie en functionele analyse van Aedes aegypti odorantreceptoren op menselijke geuren in Xenopus eicellen. Journal of Visualized Experiments. (172), e61813 (2021).

Redactioneel

Door muggen overgedragen ziekteverwekkers zijn elk jaar verantwoordelijk voor miljoenen menselijke infecties. Om ziekten te bestrijden die door deze ziekteverwekkers worden veroorzaaktzoals malaria en dengue¹^,²^,³, versterken onderzoekers de kennis van de biologie van muggen en ontwikkelen nieuwe middelen voor muggenbestrijding⁴^,⁵^,⁶. Deze verzameling faciliteert nieuw onderzoek op deze gebieden door methodologische vooruitgang op het gebied van muggenbiologie, muggenbestrijding, ziekteverwekkerinfectie en muggentransgenese.

Jensen et al.⁷ beschrijven een insectendodende activiteitstest bij muggen en fruitvliegen met directe topische toepassing van insecticiden en een doseringsbepalingsprocedure op basis van insectenmassa. Het artikel behandelt de voorbereiding van de werkruimte en de chemische oplossingen, insecticidentoepassing en het testen van insectenoverleving na blootstelling. De topische toedieningsmethodologie maakt een consistente blootstelling aan gedefinieerde insecticidendosissen mogelijk, waardoor de interspecifieke en inter-assay variabele wordt verminderd, wat van groot belang zal zijn voor degenen die betrokken zijn bij de bestrijding van plaaginsecten of onderzoek naar insecticideresistentie in muggenpopulaties.

Chen et al.⁸ benadrukken een eenvoudig, beheersbaar, hoogdoorvoer DNA-extractieprotocol van muggenmonsters voor volledige genoomsequentie, met behulp van magnetische DNA-bindende kralen. Het protocol omvat monsterhomogenisatie en het volledige extractieproces. Deze benadering bevordert een hoog rendement, maar zeer reproduceerbare, DNA-extractiemethode, die geschikt is voor laboratoria met beperkte middelen. Het zal van belang zijn voor degenen die werken met muggengenomics-toepassingen, vooral met DNA-voorbereidingen van muggen uit het veld.

Verschillende artikelen in de verzameling behandelen methodologische vooruitgang die verband houden met de studie van de biologie van muggen. Jové et al.⁹ beschrijven een hoogdoorvoer, fluorescentie-gebaseerde kwantificering van maaltijdvolumes voor muggen die gevoed worden met een kunstmatige voeding. Het omvat maaltijdvoorbereiding, toevoeging van de fluoresceïnegeel en het aanbieden van de maaltijd op een systeem voor voer op lage kosten, gevolgd door de kwantificering van maaltijdvolume in gevoede muggenmonsters. De beschreven methodologie maakt de effectieve beoordeling van muggenvoeding mogelijk, met relevantie voor voedingstests met kunstmatige diëten, bloed, suiker of nectar. Het zal waardevol zijn voor degenen die het voedingsgedrag van insecten bestuderen. Tsujimoto en Adelman¹⁰ schetsen een nieuwe techniek voor het bepalen van de vruchtbaarheid en fertiliteit van muggen met behulp van 24-well celcultuurplaten gevuld met agarose. Het protocol beschrijft de voorbereiding van platen, muggenvoeding, eileg, plaatbeeldvorming en dataverwerving. Het vermindert tijd, ruimte en arbeid in vergelijking met conventionele methodologie, en zal onderzoekers interesseren die muggenfitness of de moleculaire basis van muggenreproductie beoordelen. Lajevardi et al.¹¹ gebruiken de Ramsay-test om ionentransport en vloeistofafscheiding in uitscheidingsweefsels van muggen te bestuderen. Het protocol past de Ramsay-test aan voor gebruik met een kleine hoeveelheid insectenweefsel, en bespreekt ook het voorbereiden en kalibreren van elektroden, het voorbereiden van muggenweefsels voor de test en het registreren van lezingen van malpighische buizen en spijsverteringsweefsels. Dit protocol zal van belang zijn voor degenen die werken met spijsvertering of uitscheidingssystemen en neuropeptide/endocriene regulatie van insectenweefsels. Wang et al.¹² beschrijven heterologe expressie van Ae. aegypti odorantreceptoren in Xenopus eicellen om hun reactie op menselijke geuren te beoordelen. Het omvat het klonen van odorantreceptorgenen, cRNA-synthese, dissectie en isolatie van Xenopus eicellen, heterologe expressie van de genen en vervolgens enkele sensillum opname om de receptoractiviteit te meten. Dit protocol biedt een uniek systeem voor het beoordelen van de genetische en functionele basis van muggenreuk, met mogelijke toepassingen verbonden aan muggengedragsonderzoek.

Vier artikelen in de verzameling bespreken genetisch gemodificeerde muggen en het proces van transgenese. Carballar-Lejarazú et al.¹³ beschrijven gedetailleerde procedures voor het produceren van transgene Anopheles gambiae muggen via embryonale micro-injectie, terwijl Bui et al.¹⁴ de micro-injectie van Culex quinquefasciatus embryo's demonstreren voor CRISPR/Cas9-gebaseerde genoombewerking. De eerste is een belangrijke vector van humane malariaparasieten, terwijl de laatste een belangrijke vector is van arbovirussen, waaronder het West-Nijlvirus, en wordt onvoldoende bestudeerd in de context van transgenese. Deze protocollen behandelen het trekken en laden van naalden, eiervoorbereiding en uitlijning gevolgd door injectie, en embryoherstel en screening voor transgenfenotypen. Het An. gambiae protocol beschrijft de eileg- en eioogstprocedures, en beeldt visueel succesvolle injecties af. Het Cx. quinquefasciatus protocol schetst specifieke parameters voor naaldtrekken en tips voor het verhogen van mutagenesepercentages. Het artikel van Meuti en Harrell¹⁵ geeft een diepgaand overzicht van transgenese in Culex pipiens, met name het injectieproces. De video toont het

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Deze publicatie werd ondersteund door het United States Department of Agriculture (USDA) National Institute of Food and Agriculture, Hatch-project 1026692 aan EPC.

Referenties

Bhatt, S., et al. The global distribution and burden of dengue. Nature. 496 (7446), 504-507 (2013).
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).
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).
Caragata, E. P., et al. Prospects and pitfalls: Next-Generation tools to control mosquito-transmitted disease. Annual Review of Microbiology. 74, 455-475 (2020).
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).
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).
Jensen, B. M., et al. Topical application bioassay to quantify insecticide toxicity for mosquitoes and fruit flies. Journal of Visualized Experiments. (179), e63391(2022).
Chen, T. Y., et al. A magnetic-bead-based mosquito DNA extraction protocol for next-generation sequencing. Journal of Visualized Experiments. (170), e62354(2021).
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).
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).
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).
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).
Carballar-Lejarazú, R., Tushar, T., Pham, T. B., James, A. A. Microinjection method for Anopheles gambiae embryos. Journal of Visualized Experiments. (173), e62591(2021).
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).
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).
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).
Liu, X., et al. A bacterial oral feeding assay with antibiotic-Tteated mosquitoes. Journal of Visualized Experiments. (163), e61341(2020).
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).
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).

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Culex Quinquefasciatus Anopheles Gambiae Genetically-engineered Mosquitoes Microinjection Techniques DNA Extraction Protocol Insecticide Toxicity Bioassay Aedes Aegypti Neuropeptides Regulation CRISPR/Cas9 Plasmodium Falciparum Artificial Membrane Feeding