$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Choroby przenoszone przez komary, takie jak malaria, gorączka denga, gorączka zika i żółta febra, są głównymi międzynarodowymi problemami zdrowia publicznego, które nadal stanowią znaczną część globalnego obciążenia chorobami zakaźnymi1,2. Konwencjonalne środki owadobójcze, które są stosowane w odpowiedzi na wektory, są głównym elementem zrównoważonej zintegrowanej strategii zwalczania komarów w celu zapobiegania chorobom przenoszonym przez komary. Jednak takie strategie okazały się stosunkowo nieskuteczne lub niepożądane ze względu na związany z nimi negatywny wpływ na środowisko, a także ewolucję odporności w populacjach komarów3,4. Z tych powodów istnieje pilna potrzeba alternatywnych metod zwalczania komarów, a stosowanie metod transgenicznych do produkcji bezpłodnych samców komarów i uwalnianie komarów odpornych na patogeny pojawiły się jako obiecujące nowe strategie kontroli. Aby opracować nowe, skuteczne metody kontroli, takie jak bezpieczne i skuteczne podejścia do dostarczania genów in vivo, konieczna jest kompleksowa analiza funkcji genów komarów.
Bezpośrednia mikroiniekcja plazmidowego DNA, dwuniciowego RNA (dsRNA) lub małego interferującego RNA (siRNA) jest najczęściej stosowaną metodą dostarczania genów in vivo u komarów. W rzeczywistości produkcja transgenicznych szczepów komarów nadal opiera się na procesie mikroiniekcji zarodków5,6,7. Mikroiniekcja ma jednak kilka ograniczeń. Po pierwsze, technika ta jest wymagająca technicznie i obejmuje skomplikowane procedury. Po drugie, wstrzyknięcie powoduje fizyczną zniewagę zarodka, larw, poczwarek i osobnika dorosłego, co bezpośrednio wpływa na żywotność organizmu docelowego. Po trzecie, trudno jest unieruchomić larwy komarów do mikroiniekcji, ponieważ większość z nich żyje w środowisku wodnym i ma charakterystyczny ruch wijący się. Po czwarte, wielkość larw1-2 stopnia jest od 10 do 20 razy mniejsza niż larw 4-go stadium i starszych, a skórki tych pierwszych są delikatniejsze. Cechy te utrudniają manipulowanie larwami1-2 nd w stadium rozwojowym w porównaniu z larwami w starszych stadiach. Łącznie czynniki te przyczyniają się do zmniejszenia wskaźnika przeżywalności larw po wstrzyknięciu (około 5%) w porównaniu z dorosłymi8. Wirusowe systemy dostarczania zostały opracowane w celu pokonania powiązanych barier zewnątrzkomórkowych i wewnątrzkomórkowych. Systemy te mają zalety łatwej manipulacji, wysokiej wydajności transdukcji, długotrwałych i solidnych poziomów ekspresji oraz zdolności do wytwarzania trwałych efektów in vivo. Dlatego systemy dostarczania genów wykorzystujące retrowirusy, lentiwirusy i adenowirusy są szeroko stosowane w liniach komórkowych ssaków i gatunkach modelowych. System ekspresji wirusa Sindbis był wcześniej używany do analizy funkcji genów u dorosłego komara; Pomijając jednak obawy związane z bezpieczeństwem biologicznym, wstrzyknięcie jest nadal niezbędnym procesem w przypadku infekcji wirusowej9. Chociaż podawanie doustne przez moczenie larw w roztworze dsRNA było wcześniej zgłaszane jako wykonalna metoda dostarczania, nie nadaje się do analizy funkcji małego RNA10. Tak więc nadal należy opracować skuteczne metody dostarczania wirusa dla komarów.
Densowirusy komarów (MDV) należą do podrodziny Parvoviridae Densovirinae, a wszystkie oprócz jednego należą do rodzaju Brevidensovirus11. Wiriony MDV są bezotoczkowe i składają się z jednoniciowego genomu DNA (ssDNA) i dwudziestościennego kapsydu (o średnicy 20 nm). Genom wirusa ma rozmiar około 4 kb i jest replikowany w jądrach komórek gospodarza. MDV są stosunkowo stabilne w środowisku i wykazują wąski zakres żywicieli o wysokiej swoistości dla komarów. Wirusy te mają potencjał do rozprzestrzeniania się i utrzymywania się naturalnie w populacjach komarów i mogą atakować prawie wszystkie narządy i tkanki tych owadów, w tym jelito środkowe, kanaliki Malpighiego, ciało tłuszczowe, mięśnie, neurony i gruczoły ślinowe12.
Nienaruszone genomy MDV mogą być subklonowane do wektorów plazmidowych w celu wytworzenia zakaźnych klonów opartych na plazmidach; gdy te klony są dostarczane do komórek komara, genom wirusa jest ekstrahowany z wektora plazmidowego i produkowane są zakaźne cząsteczki wirusa. Ponieważ MDV ma mały genom ssDNA, zakaźne klony są łatwe do zbudowania, a genom wirusa można łatwo manipulować11,13. Te cechy sprawiają, że MDV jest cennym środkiem do badania biologii komarów. Jednakże, ponieważ prawie cała sekwencja genomu wirusa jest niezbędna do proliferacji wirusa, tworzenie rekombinowanego wirusa poprzez zastąpienie lub wstawienie obcych genów powoduje utratę zdolności pakowania i / lub replikacji wirusa, co tworzy barierę dla rozwoju MDV jako wektorów dostarczania genów. W niniejszym artykule informujemy o zastosowaniu sztucznej strategii ekspresji intronu małego RNA w celu opracowania niewadliwego systemu dostarczania RNA rAaeDV in vivo, który ma zalety łatwej budowy plazmidu i utrzymania funkcjonalnego wirusa, który może wytwarzać stabilną i długotrwałą ekspresję w komórkach gospodarza bez potrzeby stosowania wirusa typu dzikiego. Dodatkowo metoda ta pozwala na łatwą transdukcję larw.
Protokoły dla następujących kroków są opisane w tym badaniu: 1) projektowanie rAaeDVs kodujących kasetę ekspresji intronu małego RNA, 2) produkcja rekombinowanych cząsteczek wirusa przy użyciu linii komórkowej pakującej C6/36, 3) analiza ilościowa liczby kopii genomu rAaeDV bez komórek, oraz 4) zakażenie Ae. albopictus larw poprzez bezpośrednie wprowadzenie wirusa do zbiornika wodnego siedliska larw. Ogólnie rzecz biorąc, prace te wykazały, że określone małe RNA lub geny docelowe mogą ulegać nadekspresji lub powalaniu w larwach komarów przy użyciu opracowanego systemu dostarczania MDV.