Name: Ilościowe określanie kosztów przystosowania u transgenicznych komarów Aedes aegypti (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-09-15T14:35:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Poznaj metody ilościowego określania kosztów przystosowania u transgenicznych komarów Aedes aegypti, obejmujące płodność, długość życia i rozmiar skrzydeł. Protokół umożliwia ocenę wpływu modyfikacji genetycznych na sukces reprodukcyjny.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Autorzy chcieliby podziękować doktorom Billowi Reidowi i Alexandrowi Franzowi z University of Missouri za ich wsparcie przy tworzeniu tego protokołu. Autorzy chcieliby również podziękować dr Benjaminowi Krajacichowi z NIH/NIAID za wsparcie w analizie R. Badanie to zostało sfinansowane przez NIH, grant numer R01 AI130085 (KEO) oraz NIH/NIAID Division of Intramural Research Program AI001246 (EC).

<ol><li>Dawkins, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDawkins%2C+R+%22The+Selfish+Gene.+New+edition%22">The Selfish Gene. New edition</a>. , University Press. Oxford, New York. Oxford. (1989).</li>
<li>Crow, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unmasking+a+Cheating+Gene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Unmasking a Cheating Gene.</a> Science. 283 (5408), 1651-1652 (1999).</li>
<li>Gould, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadening+the+application+of+evolutionarily+based+genetic+pest+management%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution%22%5BJournal%5D)">Broadening the application of evolutionarily based genetic pest management.</a> Evolution. 62 (2), 500-510 (2008).</li>
<li>Williams, A. E., Franz, A. W. E., Reid, W. R., Olson, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antiviral+effectors+and+gene+drive+strategies+for+mosquito+population+suppression+or+replacement+to+mitigate+arbovirus+transmission+by+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Insects%22%5BJournal%5D)">Antiviral effectors and gene drive strategies for mosquito population suppression or replacement to mitigate arbovirus transmission by Aedes aegypti.</a> Insects. 11 (1), (2020).</li>
<li>Irvin, N., Hoddle, M. S., O'Brochta, D. A., Carey, B., Atkinson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+fitness+costs+for+transgenic+Aedes+aegypti+expressing+the+GFP+marker+and+transposase+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Assessing fitness costs for transgenic Aedes aegypti expressing the GFP marker and transposase genes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (3), 891-896 (2004).</li>
<li>Moreira, L. A., Wang, J., Collins, F. H., Jacobs-Lorena, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fitness+of+anopheline+mosquitoes+expressing+transgenes+that+inhibit+Plasmodium+development%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Fitness of anopheline mosquitoes expressing transgenes that inhibit Plasmodium development.</a> Genetics. 166 (3), 1337-1341 (2004).</li>
<li>Dilani, P. V. D., Dassanayake, R. S., Tyagi, B. K., Silva Gunawardene,, N, Y. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+transgenesis+on+mosquito+fitness%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Insect+Science%22%5BJournal%5D)">The impact of transgenesis on mosquito fitness: A review.</a> Frontiers in Insect Science. 38, (2022).</li>
<li>Hammond, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+creation+and+selection+of+mutations+resistant+to+a+gene+drive+over+multiple+generations+in+the+malaria+mosquito%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+Genetics%22%5BJournal%5D)">The creation and selection of mutations resistant to a gene drive over multiple generations in the malaria mosquito.</a> PLOS Genetics. 13 (10), (2017).</li>
<li>Reid, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+single-locus+CRISPR%2FCas9-based+gene+drive+variants+in+the+mosquito+Aedes+aegypti+via+single-generation+crosses+and+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Assessing single-locus CRISPR/Cas9-based gene drive variants in the mosquito Aedes aegypti via single-generation crosses and modeling.</a> 3 (12), (2022).</li>
<li>Wu, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MGDrivE+2%3A+A+simulation+framework+for+gene+drive+systems+incorporating+seasonality+and+epidemiological+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+Computational+Biology%22%5BJournal%5D)">MGDrivE 2: A simulation framework for gene drive systems incorporating seasonality and epidemiological dynamics.</a> PLOS Computational Biology. 17 (5), (2021).</li>
<li>Oberhofer, G., Ivy, T., Hay, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+drive+and+resilience+through+renewal+with+next+generation+Cleave+and+Rescue+selfish+genetic+elements%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Gene drive and resilience through renewal with next generation Cleave and Rescue selfish genetic elements.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (16), 9013-9021 (2020).</li>
<li>Adolfi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+population+modification+gene-drive+rescue+system+in+the+malaria+mosquito+Anopheles+stephensi%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Efficient population modification gene-drive rescue system in the malaria mosquito Anopheles stephensi.</a> Nature Communications. 11 (1), 5553(2020).</li>
<li>Carballar-Lejarazu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next-generation+gene+drive+for+population+modification+of+the+malaria+vector+mosquito%2C+Anopheles+gambiae%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Next-generation gene drive for population modification of the malaria vector mosquito, Anopheles gambiae.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (37), 22805-22814 (2020).</li>
<li>Champer, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+CRISPR+homing+gene+drive+targeting+a+haplolethal+gene+removes+resistance+alleles+and+successfully+spreads+through+a+cage+population%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">A CRISPR homing gene drive targeting a haplolethal gene removes resistance alleles and successfully spreads through a cage population.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (39), 24377-24383 (2020).</li>
<li>Champer, S. E. 15, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+and+experimental+performance+of+CRISPR+homing+gene+drive+strategies+with+multiplexed+gRNAs%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Computational and experimental performance of CRISPR homing gene drive strategies with multiplexed gRNAs.</a> Science Advances. 6 (10), (2020).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+confinable+gene+drive+system+in+the+human+disease+vector+Aedes+aegypti.+eLife%5BTitle%5D)+AND+%229%22%5BJournal%5D)">Development of a confinable gene drive system in the human disease vector Aedes aegypti. eLife.</a> 9. 51701, (2020).</li>
<li>Champer, S. E., Kim, I. K., Clark, A. G., Messer, P. W., Champer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anopheles+homing+suppression+drive+candidates+exhibit+unexpected+performance+differences+in+simulations+with+spatial+structure%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Anopheles homing suppression drive candidates exhibit unexpected performance differences in simulations with spatial structure.</a> eLife. 11, 79121(2022).</li>
<li>Petersen, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+the+correlation+between+wing+size+and+body+weight+in+captive+Culex+quinquefasciatus%5BTitle%5D)+AND+%22Revista+da+Sociedade+Brasileira+de+Medicina+Tropical%22%5BJournal%5D)">Assessment of the correlation between wing size and body weight in captive Culex quinquefasciatus.</a> Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical. 49 (4), 508-511 (2016).</li>
<li>Yeap, H. L., Hoffmann, A. A., Endersby, N. M., Ritchie, S. A., Johnson, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Body+size+and+wing+shape+measurements+as+quality+indicators+of+Aedes+aegypti+mosquitoes+destined+for+field+release%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Tropical+Medicine+and+Hygiene%22%5BJournal%5D)">Body size and wing shape measurements as quality indicators of Aedes aegypti mosquitoes destined for field release.</a> The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 89 (1), 78-92 (2013).</li>
<li>Fecundity Briegel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((metabolism%2C+and+body+size+in+Anopheles+%28Diptera%3A+Culicidae%29%2C+vectors+of+malaria%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Entomology%22%5BJournal%5D)">metabolism, and body size in Anopheles (Diptera: Culicidae), vectors of malaria.</a> Journal of Medical Entomology. 27 (5), 839-850 (1990).</li>
<li>Hurd, H., Hogg, J. C., Renshaw, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+between+bloodfeeding%2C+fecundity+and+infection+in+mosquitoes%5BTitle%5D)+AND+%22Parasitology+Today%22%5BJournal%5D)">Interactions between bloodfeeding, fecundity and infection in mosquitoes.</a> Parasitology Today. 11 (11), 411-416 (1995).</li>
<li>Kistler, K. E., Vosshall, L. B., Matthews, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome+engineering+with+CRISPR-Cas9+in+the+mosquito+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Genome engineering with CRISPR-Cas9 in the mosquito Aedes aegypti.</a> Cell Reports. 11 (1), 51-60 (2015).</li>
<li>Coates, C. J., Jasinskiene, N., Miyashiro, L., James, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mariner+transposition+and+transformation+of+the+yellow+fever+mosquito%2C+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Mariner transposition and transformation of the yellow fever mosquito, Aedes aegypti.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (7), 3748-3751 (1998).</li>
<li>Carvalho, D. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+production+of+genetically+modified+Aedes+aegypti+for+field+releases+in+Brazil%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Mass production of genetically modified Aedes aegypti for field releases in Brazil.</a> Journal of Visualized Experiments. 83 (83), (2014).</li>
<li>Clemons, A., Mori, A., Haugen, M., Severson, D. W., Duman-Scheel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Culturing+and+egg+collection+of+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harbor+Protocols%22%5BJournal%5D)">Culturing and egg collection of Aedes aegypti.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (10), (2010).</li>
<li>Rohlf, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TpsDig+%282.32%29+%5BComputer+software%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">TpsDig (2.32) [Computer software.</a> , (2018).</li>
<li>Rohlf, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TpsUtil+%281.79%29+%5BComputer+software%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">TpsUtil (1.79) [Computer software.</a> , (2018).</li>
<li>Zelditch, M. L., Swiderski, D. L., Sheets, H. D., Fink, W. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZelditch%2C+ML+%22Geometric+Morphometrics+for+Biologists%22">Geometric Morphometrics for Biologists</a>. , Elsevier Academic Press. New York, NY. (2017).</li>
<li>Size Klingenberg, C. P., shape, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((and+form%3A+concepts+of+allometry+in+geometric+morphometrics%5BTitle%5D)+AND+%22Development+Genes+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">and form: concepts of allometry in geometric morphometrics.</a> Development Genes and Evolution. 226 (3), 113-137 (2016).</li>
<li>Axford, J. K., Ross, P. A., Yeap, H. L., Callahan, A. G., Hoffmann, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fitness+of+wAlbB+Wolbachia+infection+in+Aedes+aegypti%3A+Parameter+estimates+in+an+outcrossed+background+and+potential+for+population+invasion%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Tropical+Medicine+and+Hygiene%22%5BJournal%5D)">Fitness of wAlbB Wolbachia infection in Aedes aegypti: Parameter estimates in an outcrossed background and potential for population invasion.</a> American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 94 (3), 507-516 (2016).</li>
<li>Ross, P. A., Hoffmann, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fitness+costs+of+Wolbachia+shift+in+locally-adapted+Aedes+aegypti+mosquitoes%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Fitness costs of Wolbachia shift in locally-adapted Aedes aegypti mosquitoes.</a> Environmental Microbiology. 24 (12), 5749-5759 (2022).</li>
<li>Rigby, L. M., Johnson, B. J., Peatey, C. L., Beebe, N. W., Devine, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+sublethal+permethrin+exposure+on+susceptible+and+resistant+genotypes+of+the+urban+disease+vector+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Pest+Management+Science%22%5BJournal%5D)">The impact of sublethal permethrin exposure on susceptible and resistant genotypes of the urban disease vector Aedes aegypti.</a> Pest Management Science. 77 (7), 3450-3457 (2021).</li>
<li>Smith, L. B., Silva, J. J., Chen, C., Harrington, L. C., Scott, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fitness+costs+of+individual+and+combined+pyrethroid+resistance+mechanisms%2C+kdr+and+CYP-mediated+detoxification%2C+in+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Neglected+Tropical+Diseases%22%5BJournal%5D)">Fitness costs of individual and combined pyrethroid resistance mechanisms, kdr and CYP-mediated detoxification, in Aedes aegypti.</a> PLoS Neglected Tropical Diseases. 15 (3), 0009271(2021).</li>
<li>Chaves, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertical+transmission+of+Zika+virus+%28Flaviviridae%2C+Flavivirus%29+in+Amazonian+Aedes+aegypti+%28Diptera%3A+Culicidae%29+delays+egg+hatching+and+larval+development+of+progeny%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Entomology%22%5BJournal%5D)">Vertical transmission of Zika virus (Flaviviridae, Flavivirus) in Amazonian Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) delays egg hatching and larval development of progeny.</a> Journal of Medical Entomology. 56 (6), 1739-1744 (2019).</li>
<li>Kuno, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+history+of+laboratory+breeding+of+Aedes+aegypti+%28Diptera%3A+Culicidae%29+focusing+on+the+origins+and+use+of+selected+strains%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Entomology%22%5BJournal%5D)">Early history of laboratory breeding of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) focusing on the origins and use of selected strains.</a> Journal of Medical Entomology. 47 (6), 957-971 (2010).</li>
<li>David, M., Garcia, G., Valle, D., Maciel-de-Freitas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insecticide+resistance+and+fitness%3A+the+case+of+four+Aedes+aegypti+populations+from+different+Brazilian+regions%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">Insecticide resistance and fitness: the case of four Aedes aegypti populations from different Brazilian regions.</a> BioMed Research International. , (2018).</li>
<li>Wendell, M. D., Wilson, T. G., Higgs, S., Black, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+and+gamma-ray+mutagenesis+of+the+white+gene+in+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Insect+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Chemical and gamma-ray mutagenesis of the white gene in Aedes aegypti.</a> Insect Molecular Biology. 9 (2), 119-125 (2000).</li>
<li>Koenraadt, C. J., Kormaksson, M., Harrington, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+inbreeding+and+genetic+modification+on+Aedes+aegypti+larval+competition+and+adult+energy+reserves%5BTitle%5D)+AND+%22Parasites+and+Vectors%22%5BJournal%5D)">Effects of inbreeding and genetic modification on Aedes aegypti larval competition and adult energy reserves.</a> Parasites and Vectors. 3, (2010).</li>
<li>Rezende, G. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embryonic+desiccation+resistance+in+Aedes+aegypti%3A+presumptive+role+of+the+chitinized+serosal+cuticle%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Embryonic desiccation resistance in Aedes aegypti: presumptive role of the chitinized serosal cuticle.</a> BMC Developmental Biology. 8, (2008).</li>
<li>Farnesi, L. C., Vargas, H. C. M., Valle, D., Rezende, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Darker+eggs+of+mosquitoes+resist+more+to+dry+conditions%3A+Melanin+enhances+serosal+cuticle+contribution+in+egg+resistance+to+desiccation+in+Aedes%2C+Anopheles+and+Culex+vectors%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Neglected+Tropical+Diseases%22%5BJournal%5D)">Darker eggs of mosquitoes resist more to dry conditions: Melanin enhances serosal cuticle contribution in egg resistance to desiccation in Aedes, Anopheles and Culex vectors.</a> PLoS Neglected Tropical Diseases. 11 (10), (2017).</li>
<li>Carvalho, D. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mosquito+pornoscopy%3A+Observation+and+interruption+of+Aedes+aegypti+copulation+to+determine+female+polyandric+event+and+mixed+progeny%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Mosquito pornoscopy: Observation and interruption of Aedes aegypti copulation to determine female polyandric event and mixed progeny.</a> PLoS ONE. 13 (3), (2018).</li>
<li>Helinski, M. E., Harrington, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Male+mating+history+and+body+size+influence+female+fecundity+and+longevity+of+the+dengue+vector+Aedes+aegypti%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Entomology%22%5BJournal%5D)">Male mating history and body size influence female fecundity and longevity of the dengue vector Aedes aegypti.</a> Journal of Medical Entomology. 48 (2), 202-211 (2011).</li>
<li>Felipe Ramarez-Sanchez,, Camargo, L., Avila, C., W, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Male+sexual+history+influences+female+fertility+and+re-mating+incidence+in+the+mosquito+vector+Aedes+aegypti+%28Diptera%3A+Culicidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Male sexual history influences female fertility and re-mating incidence in the mosquito vector Aedes aegypti (Diptera: Culicidae).</a> Journal of Insect Physiology. 121, 104019(2020).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Badania sprawności Ae. aegypti są często przeprowadzane w laboratorium w celu oceny kosztów dopasowania związanych z ładunkiem transgenicznym (np. elementami napędu genowego) lub nokautami genów, jak omówiono w tym manuskrypcie; jednak badania te mogą być wykonywane w różnych celach - każdy, który ma na celu ocenę zdrowia grupy Ae. aegypti, takich jak zakażony Wolbachią 30,31, odporny na insektycydy32,33...

Przetrwanie najlepiej przystosowanych to darwinowska idea, że osoby, które posiadają geny najlepiej przystosowane do swojego środowiska, przekażą te geny kolejnym pokoleniom1. Oznacza to, że to sprawność fizyczna decyduje o tym, czy ich geny przetrwają. Ta licząca ponad 150 lat koncepcja jest prawdopodobnie najważniejszym wyznacznikiem inżynierii skutecznego napędu genowego u transgenicznych komarów. Napędy genowe, czyli super-mendlowski wzorzec dziedziczenia samolubnego elementu genetycznego, który pozwala mu rozprzestrzeniać się w populacjach2, są badane pod kątem genetycznego zwalczania szkodników3. W kontekście kontroli wektorów strategia ta ma na celu albo zastąpienie stawonogów typu dzikiego (WT) tymi odpornymi na patogeny (modyfikacja populacji), albo wyeliminowanie ich wszystkich razem (tłumienie populacji)4. Jednak transgeniczne komary często wykazują koszty sprawności (zwane również obciążeniem genetycznym) w porównaniu z ich odpowiednikami WT, co oznacza, że transgen zostanie utracony w populacjach, które mogą je pokonać. Sprzężenie transgenów z systemem napędu genowego jest zatem konieczne, aby zrównoważyć wszelkie koszty przystosowania i przepchnąć transgen przez populację na poziomie wyższym niż oczekiwano od typowego dziedziczenia mendlowskiego4.
Badania laboratoryjne nad gatunkami komarów-wektorów wykazały, że transgeny często wykazują koszty sprawności5,6,7. Na przykład Irvin i wsp. zmierzył różne parametry życia Aedes (Ae.) aegypti zmodyfikowanych do ekspresji genów wzmocnionego białka zielonej fluorescencji (eGFP) lub transpozazy pod promotorami aktyny Drosophila 5C lub syntetycznych promotorów 3XP3 i porównał je z dzikim szczepem Orlando (to samo tło genetyczne, z którego pochodziły)5. Przede wszystkim odkryli, że wszystkie transgeniczne szczepy znacznie obniżyły sprawność reprodukcyjną5. W zależności od transgenu, niektóre komary Anopheles (An.) wykazujące ekspresję transgenów, które hamowały rozwój pasożyta Plasmodium, również wykazywały koszty przystosowania6. W szczególności An. stephensi wykazujący ekspresję fosfolipazy jadu pszczelego (PLA2) pod konstytutywnymi lub indukowanymi mączką krwiopochodną promotorami składał znacznie mniej jaj w porównaniu z kontrolami6. Autorzy ci odkryli również, że transgeniczne Anopheles wykazujące ekspresję innego transgenu, tetrameru dodekapeptydu SM1, nie wykazywały kosztów przystosowania, co doprowadziło ich do wniosku, że koszty dopasowania wynikające z transgenu są zależne, przynajmniej częściowo, od efektu wytworzonego białka transgenicznego6. Rzeczywiście, koszty dopasowania można przypisać produktom transgenowym, efektom pozycyjnym, efektom off-target, mutagenezie insercyjnej lub efektom chowu wsobnego w szczepach hodowanych w laboratorium7. Napędy genowe muszą być zatem wystarczająco solidne, aby zrównoważyć te koszty sprawności wywołane przez transgeny, jednocześnie unikając rozwoju insercji i delecji (indeli), które blokują sam napęd.
Koszty rozwoju lub sprawności reprodukcyjnej mogą być mierzone w badaniach laboratoryjnych lub klatkach7, z zastrzeżeniem, że nieznane czynniki w tej dziedzinie mogą również mieć wpływ. Niemniej jednak, kontrolowane badania sprawności są ważnym pierwszym krokiem przy planowaniu lub ocenie genetycznie modyfikowanych uwolnień komarów, takich jak program napędu genowego, w celu ustalenia, czy linia transgeniczna utrzyma się przez kolejne pokolenia. Na przykład Hammond i wsp. oceniono Napędy genowe oparte na gambiowym CRISPR/Cas9 mające na celu zakłócenie genów niezbędnych dla płodności kobiet8. Dzięki badaniom klatkowym prowadzonym przez co najmniej 25 pokoleń autorzy odkryli, że komary miały allele oporne na napęd genowy, które blokowały rozszczepienie ukierunkowane na CRISPR i przywracały płodność samic8. Ich wysiłki w zakresie modelowania sugerowały, że płodność u samic heterozygotycznych pod względem napędu genowego miała najbardziej dramatyczny wpływ na utrwalenie napędu genowego w symulowanych warunkach8. Idąc tym tropem, Ae. aegypti (Higgs' White Eye strain, HWE) zmodyfikowany do ekspresji autonomicznych kaset napędu genowego pod różnymi promotorami lub w różnych loci międzygenowych wykazywał różne wskaźniki fiksacji napędu genowego w symulowanych populacjach9. Korzystając z modelowania MGDrivE10, w połączeniu z zmierzonymi wskaźnikami powstawania indel, efektami matczynymi i danymi dotyczącymi parametrów życia zebranymi w laboratorium, autorzy odkryli, że przystosowanie komarów najsilniej wpłynęło na trwałość napędu genowego w symulowanych warunkach9. Koszty sprawności, które najprawdopodobniej pogorszą wydajność napędu genowego, można przypisać somatycznej ekspresji Cas9 (nad) lub genowi, który jest celowany, szczególnie u heterozygot, a nie samemu popędowi wewnętrznemu11,12,13,14,15,16,17.
Biorąc pod uwagę jego znaczenie, dopasowanie jest ważnym czynnikiem dla zdolności linii transgenicznej do przetrwania przez kolejne pokolenia i może być używane jako wskaźnik wszelkich fizjologicznych efektów związanych z transgenem. Na przykład efekty niezgodne z celem mogą być związane z kosztami sprawności. W takim przypadku zaleca się krzyżowanie wsteczne linii transgenicznej przez kilka pokoleń. Co więcej, przekroczenie linii transgenicznej z tą, która odzwierciedla populację terenową, może być również konieczne do zbadania, jak dobrze populacja transgeniczna może konkurować w świecie rzeczywistym. Aby określić ilościowo koszty przystosowania, tak aby można je było porównać, w niniejszym manuskrypcie przedstawiono proste protokoły pomiaru typowych cech historii życia komarów Ae. aegypti, ze szczególnym naciskiem na koszty przystosowania związane z transgenami, dzięki czemu takie badania można łatwiej odtworzyć. Protokoły obejmują płodność, płodność, stosunek płci, żywotność, czas rozwoju, wkład samców i długowieczność dorosłych. Pomiar długości i powierzchni skrzydeł został również wybrany jako pomiar sprawności, ponieważ koreluje z długością klatki piersiowej18,19 i pomiarami wielkości ciała, co jest bezpośrednio związane z wielkością mączki krwi, płodnością i odpornością20,21. Chociaż istnieje wiele sposobów oceny sprawności, parametry te zostały wybrane, ponieważ odzwierciedlają sukces reprodukcyjny, są łatwe do zmierzenia i są powszechnie opisywane w literaturze.

<table><tbody><tr><td>1 uncja półprzezroczyste plastikowe kubki na suflety</td><td>WebstaurantStore</td><td>301100PC</td><td></td></tr><tr><td>2 uncje przezroczyste kubki sufletkowe z polistyrenu</td><td>WebstaurantStore</td><td>760P200N</td><td></td></tr><tr><td>3 ml plastikowe pipety&nbsp;</td><td>Cornin</td><td>357524</td><td></td></tr><tr><td>Probówki stożkowe 50 ml</td><td>Dowolna marka</td><td></td><td></td></tr><tr><td>64 uncje biały kubek na żywność z podwójnie powlekanego polietylenu</td><td>WebstaurantStore</td><td>999SOUP64WB</td><td>do osłony komarów</td></tr><tr><td>Soczewka 65 mm&nbsp;</td><td>Canon</td><td>MP-E 65mm f/2.8 1-5x Macro Photo</td><td>Canon Macro Photo MP-E 65mm, 7D-65mm-1X; zoom=1, 200, 6.3, ISO=100; do fotografowania skrzydeł lub papieru jajowego, chociaż inne aparaty są prawdopodobnie wystarczające</td></tr><tr><td>Aedes aegypti&nbsp; komary</td><td>BEI</td><td>wiele szczepów jako jaja są dostępne</td><td></td></tr><tr><td>Podajniki sztucznych membran</td><td>https://lillieglassblowers.com/</td> <td>Podajnik membranowy Meduim, wykonany na zamówienie, 33 mm</td><td>Chemglass również oferuje, ale rozmiary są dla nas niewłaściwe. Nasze mają około 3 cm?</td></tr><tr><td>ATP</td><td>MP Biomedical</td><td>ICN15026605</td><td>Dowolna dobrej jakości ATP, 10mM filtr sterylne porcje w -20</td></tr><tr><td>Autoklaw</td><td></td><td></td><td>do sterylizacji wody do wylęgu</td></tr><tr><td>aparatu Canon EOS 7D&nbsp;</td><td>Kanon</td><td>3814B004</td><td>do fotografowania skrzydeł lub bibułek jajowych, chociaż inne aparaty są prawdopodobnie wystarczające</td></tr><tr><td>zdefibrynowaną krwią owczą&nbsp;</td><td>Serum Kolorado Co.</td><td>60 ml, co 2 tygodnie</td><td>https://colorado-serum-com.3dcartstores.com/sheep-defibrinated</td></tr><tr><td>Podwójny oświetlacz mikroskopu na gęsiej szyi</td><td>Dolan Jenner Fiber-Lite 180</td><td>181-1 System</td><td></td></tr><tr><td>Kleszczyki do etanolu</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Dumont</td><td>5SF</td><td></td></tr><tr><td>Gauze</td><td></td><td>omnisorb ii</td><td>4-calowe gąbki włókninowe</td></tr><tr><td>szklane szkiełko</td> <td>mikroskopoweFisher Scientific</td><td>12-544-2</td><td></td></tr><tr><td>Szklane szalki Petriego, 100 & razy; 15 mm</td><td>VWR</td><td>75845-546</td><td>do znieczulania/manipulowania komarami na lodzie</td></tr><tr><td>Jelita świń</td><td>Wszelkie delikatesy</td><td></td><td>, które kupujemy luzem, dzielimy, myjemy i przechowujemy w małych porcjach ~4X12" po -20 w 50 ml stożkowe</td></tr><tr><td>wiadro na lód</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kimwipe</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-666A</td><td></td></tr><tr>Mikroskop <td></td><td></td><td>Leica GZ4 StereoZoom</td><td>do badań przesiewowych komarów transgenicznych (jeśli dotyczy)</td></tr><tr><td>Pędzel</td><td>syntetyczny AIT&nbsp;</td><td>rozmiar 10-0</td><td>do manipulowania larwami/poczwarkami (Amazonka)</td></tr><tr><td>Wąż majtkowy</td><td>Walmart</td><td>L'eggs Codziennie</td><td>&nbsp; Damskie Nylon <mocny>Plus </mocny>Podkolanówki z przezroczystym palcem, 16 par (plus pasuje do kartonu)</td></tr><tr><td>Ołówki</td><td>Dowolna marka</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plastikowe pojemniki do przechowywania kartonów 2&stopnie</td><td>Walmart</td><td></td><td>Sterilite 58 Qt Pudełko do przechowywania Przezroczysta podstawa Biała pokrywka Zestaw 8</td></tr><tr><td>plastikowych pojemników do hodowli larw</td><td>Walmart</td><td></td><td>Sterilite 28 Qt. Pudełko do przechowywania Plastikowe, Biały, Zestaw 10</td></tr><tr><td>Plastikowe pojemniki do wylęgu larw</td><td>Walmart</td><td></td><td>Sterilite 6 Qt. Pudełko do przechowywania Plastikowe, Białe</td></tr><tr><td>przezroczyste pojemniki delikatesowe z polipropylenu&nbsp;</td><td>Sklep internetowy&</td><td>nbsp; 127DM12BULK</td><td>12 uncji lub 16 uncji w razie potrzeby dla większych (127RD16BULK)</td></tr><tr><td>Gumki</td><td>Office Max</td><td>&nbsp;#100736/#909606 /#3777415</td><td>12", #64 i #10</td></tr><tr><td>Gumowy korek</td><td>VWR</td><td>217-0515</td><td>do ochrony przed komarami</td></tr><tr><td>Źródło cukru, takie jak kostki cukru lub rodzynki</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetramin płatki Tetramin</td><td></td><td>16106</td><td></td></tr><tr><td>tpsDig</td><td>Stony Brook Morphometrics</td><td></td><td>Darmowe oprogramowanie do morfometrycznego przetwarzania obrazów dystrybuowane online dostępne pod adresem https://www.sbmorphometrics.org/</td></tr> <tr><td>tpsUtil</td><td>Stony Brook Morphometrics</td><td></td><td>Bezpłatne oprogramowanie do morfometrycznego przetwarzania obrazów dystrybuowane online dostępne pod adresem https://www.sbmorphometrics.org/</td></tr> <tr><td>Biała tkanina z organzy 8" i razy; 8"</td><td>FabricWholesale.com&nbsp;</td><td>4491676</td><td>Joann Casa Collection Tkanina z organzy od Casa Collection&nbsp;</td></tr><tr><td>Bibuła filtracyjna jakościowa Whitman Grade 1&nbsp;</td><td>Whitman</td><td>1001-824</td><td>do bibułek jajecznych. Biały kolor ułatwia dostrzeżenie czarnych jaj.</td></tr></tbody></table>

ilościowe określanie kosztów przystosowania u transgenicznych komarów aedes aegypti

Quantifying Fitness Costs in Transgenic Aedes aegypti Mosquitoes

Transgeniczne komary często wykazują koszty sprawności w porównaniu do swoich dzikich odpowiedników. W związku z tym badania nad kosztami sprawności fizycznej polegają na zbieraniu danych o parametrach życia komarów modyfikowanych genetycznie i porównywaniu ich z komarami pozbawionymi transgenów o tym samym tle genetycznym. Ten manuskrypt ilustruje, jak mierzyć typowe cechy historii życia komara Aedes aegypti, w tym płodność, rozmiar i kształt skrzydeł, płodność, stosunek płci, żywotność, czas rozwoju, wkład samców i długowieczność dorosłych. Parametry te zostały wybrane, ponieważ odzwierciedlają sukces reprodukcyjny, są łatwe do zmierzenia i są powszechnie opisywane w literaturze. Reprezentatywne wyniki określają ilościowo koszty sprawności związane z nokautem genu lub pojedynczą insercją elementu napędu genowego. Standaryzacja sposobu zbierania danych o parametrach życia jest ważna, ponieważ takie dane mogą być wykorzystane do porównania stanu zdrowia komarów transgenicznych generowanych w ramach badań lub do modelowania szybkości fiksacji transgenu w symulowanej populacji komarów typu dzikiego. Chociaż protokół ten jest specyficzny dla transgenicznych Aedes aegypti, może być również stosowany w odniesieniu do innych gatunków komarów lub innych eksperymentalnych warunków leczenia, z zastrzeżeniem, że niektóre konteksty biologiczne mogą wymagać specjalnych adaptacji.

Zgodnie z powyższym protokołem oceniono kondycję dwóch linii komarów: (1) linii z knock-outem białka śliniankowego Ae. aegypti D7L1 (AAEL006424) za pomocą CRISPR/Cas9 oraz (2) linii Ae. aegypti wykazujących autonomiczne napędy genowe oparte na CRISPR/Cas99. W pierwszym przypadku homozygotyczna linia z knock-outem D7L1 została stworzona poprzez wykorzystanie szlaku niehomologicznego łączenia końców (NHEJ) do wywołania przerwania sekwencji po mikroiniekcji embrionów sgRNA specyfic...

Obecny protokół opisuje, jak mierzyć dane dotyczące typowych parametrów życia komarów Aedes aegypti, w tym płodności, rozmiaru skrzydeł, płodności, stosunku płci, żywotności, czasu rozwoju, wkładu samców i długowieczności dorosłych. Pomiary te można wykorzystać do oceny przydatności komarów transgenicznych.

Ilościowe określanie kosztów przystosowania u transgenicznych komarów Aedes aegypti

Transgenic mosquitoes often display fitness costs compared to their wild-type counterparts. In this regard, fitness cost studies involve collecting life ...

Protokół ten przedstawia standardowe pomiary, odzwierciedlające dopasowanie, u komarów Aedes aegypti, te parametry przystosowania zostały wybrane, ponieważ odzwierciedlają sukces reprodukcyjny, są łatwe do zmierzenia i są powszechnie opisywane w literaturze. Na początek umieść bibułki jajeczne w sterylnej wodzie na noc w insektory, aby wykluły się komary transgeniczne i dzikie. Pozwól larwom żerować ad libitum, dostarczając kilka kropli zmielonej gnojowicy z pokarmu dla ryb.Aby upewnić się, że dorosłe osobniki są dziewicami, oddziel poczwarki według płci po ich pojawieniu się, przenieś poczwarkę do szklanego szkiełka mikroskopowego i usuń nadmiar wody tkanką, aby unieruchomić poczwarkę. Pod stereoskopem w powiększeniu od dwóch do czterech razy, za pomocą pędzla z cienką końcówką, ustaw poczwarkę twarzą do góry. Następnie przeanalizuj wzrokowo ogon pod kątem różnic w kształcie płata narządów płciowych.Umieść poczwarki samców i samic w oddzielnych kubkach na wodę w odpowiednim zabezpieczeniu. Aby skrzyżować typ dziki lub transgeniczny gen napędza jednego lub dwa geny na masę z dziewiczymi samicami typu dzikiego, dodaj znieczulone komary w proporcjach pięciu samców na jedną samicę do

quantifying-fitness-costs-in-transgenic-aedes-aegypti-mosquitoes

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

W niniejszym protokole łączymy wyciszanie genów za pomocą RNAi z testem diurezy in vivo, aby zbadać wpływ wyciszenia wybranych genów na wydalanie płynów przez komary.

Wyciszenie genów za pomocą RNAi oraz test diurezy in vivo u dorosłych samic komarów Aedes aegypti

Aby osiągnąć supresję populacji Aedes aegypti przy użyciu systemu RIDL® (Release of Insects carrying a Dominant Lethal), konieczne jest uwolnienie dużych liczb samców komarów. Wymaga to zastosowania technik i technologii masowej hodowli w celu zapewnienia niezawodnych systemów pozwalających na uzyskanie maksymalnej liczby wysokiej jakości samców komarów.

Masowa produkcja genetycznie zmodyfikowanych Aedes aegypti do wypuszczeń w terenie w Brazylii

Ciało tłuszczowe jest centralnym organem metabolicznym u owadów. Przedstawiamy system hodowli narządów na żywo, który umożliwia użytkownikowi badanie reakcji izolowanej tkanki tłuszczowej na różne bodźce.

System hodowli narządów tłuszczowych u Aedes aegypti, wektora wirusa Zika

Komary Aedes aegypti zakażone Wolbachią są uwalniane do naturalnych populacji w celu zahamowania transmisji arbowirusów. Opisujemy metody hodowli Ae. aegypti z infekcjami Wolbachia w laboratorium do eksperymentów i uwolnienia w terenie, podejmując środki ostrożności w celu zminimalizowania adaptacji i selekcji laboratoryjnej.

Utrzymywanie komarów Aedes aegypti zakażonych Wolbachia

Opisana to oszczędzająca czas i miejsce metoda liczenia jaj i określania szybkości wylęgu poszczególnych komarów za pomocą 24-dołkowych płytek do hodowli tkankowych, co może znacznie zwiększyć skalę i szybkość testów płodności i płodności.

Ulepszony test płodności i płodności dla Aedes aegypti przy użyciu 24-dołkowych płytek do hodowli tkankowych (płytki EAgaL)

Celem tego protokołu jest dostarczanie komarom Aedes aegypti pokarmów pochodzenia zwierzęcego i sztucznych posiłków z krwi za pomocą sztucznego karmnika membranowego i precyzyjne określenie ilościowe ilości spożytego posiłku.

Karmienie i ilościowe oznaczanie krwi pochodzenia zwierzęcego i sztucznych posiłków u komarów Aedes aegypti

Technika sterylnych owadów (SIT) jest używana do kontrolowania określonych, ważnych z medycznego punktu widzenia populacji komarów, które mogą być odporne na chemiczne kontrole. W tym miejscu opisujemy metodę masowego chowu i przygotowania bezpłodnych samców komarów do wypuszczenia na wolność w operacyjnym programie SIT ukierunkowanym na komara Aedes aegypti.

Przygotowanie napromieniowanych i oznakowanych samców komarów Aedes aegypti do uwolnienia w operacyjnym programie techniki sterylnych owadów

Tutaj prezentujemy protokół badania konkurencyjności godowej samców Aedes aegypti przy użyciu barwnika fluorescencyjnego jako markera. Samice komarów są narażone na kontakt zarówno z oznaczonymi, jak i nieoznaczonymi samcami w celu kopulacji. Po kryciu ich plemniki są badane pod mikroskopem fluorescencyjnym w celu określenia ich partnera godowego.

Wykorzystanie barwnika fluorescencyjnego, rodaminy B, do badania konkurencyjności godowej samców komarów Aedes aegypti

Przedstawione tutaj protokoły ilustrują trzy alternatywne sposoby oceny wydajności genetycznie modyfikowanych komarów przeznaczonych do kontroli wektorów w laboratoryjnych próbach z małymi klatkami. Każdy protokół jest dostosowany do konkretnej modyfikacji, jaką niesie ze sobą szczep komarów (napęd genowy lub nie-genowy) oraz rodzajów mierzonych parametrów.

Badania laboratoryjne w małych klatkach genetycznie modyfikowanych komarów anofeliny

Tutaj opisujemy szczegółowy protokół edycji genomu poprzez mikroiniekcję embrionalną u komara A. aegypti przy użyciu technologii CRISPR-Cas9.

Edycja genomu u komara Aedes aegypti z żółtą febrą przy użyciu CRISPR-Cas9

Poznaj metody ilościowego określania kosztów przystosowania u transgenicznych komarów Aedes aegypti, obejmujące płodność, długość życia i rozmiar skrzydeł. Protokół umożliwia ocenę wpływu modyfikacji genetycznych na sukces reprodukcyjny.

Ilościowe określanie kosztów przystosowania u transgenicznych komarów Aedes aegypti

Przeglądaj więcej filmów