Artrópodes que se alimentam de sangue, como mosquitos, carrapatos e flebotomíneos, transmitem vários patógenos clinicamente relevantes, muitos dos quais são pouco estudados e carecem de terapêutica adequada. Portanto, prevenir a transmissão da doença geralmente requer o direcionamento do artrópode1. Por exemplo, o manejo integrado de vetores (MIV) é uma estrutura abrangente que visa aumentar a eficácia dos métodos tradicionais de controle de vetores, como inseticidas, aumentando-os com métodos mais inovadores, como o controle genético2. Esta coleção especial destaca uma gama diversificada de artrópodes transgênicos sendo gerados para estudar e controlar doenças transmitidas por vetores e as habilidades técnicas e criativas necessárias para desenvolver esses organismos geneticamente modificados.
As relações artrópode-patógeno-hospedeiro evoluem ao longo de muitos anos para moldar a genética de todas as espécies afetadas 3,4,5. Os sistemas modelo são tipicamente inadequados para estudar artrópodes que se alimentam de sangue porque sua biologia e comportamentos são específicos da espécie. Os entomologistas moleculares devem recriar os ambientes complexos que permitem a alimentação e a reprodução do sangue para que as espécies individuais possam ser mantidas e estudadas rotineiramente em laboratório sob condições controladas. A criação de artrópodes hematófagos requer tanto conhecimento biológico quanto a "atenção meticulosa de indivíduos qualificados"6. Por esse motivo, não é de admirar que a biologia vetorial esteja na vanguarda da inovação genética.
Embora esta edição especial cubra a geração de artrópodes transgênicos em diversos gêneros, surge um tema central: o processo requer uma grande atenção aos detalhes, uma compreensão aguçada da biologia do organismo e uma mentalidade inventiva. Louradour et al.7 destacam os desafios de adaptar as técnicas de microinjeção embrionária aos vetores de parasitas Leishmania – ou seja, flebotomíneos – que põem ovos muito pequenos. Os ovos recém-postos são transferidos para pedaços individuais de papel de filtro preto em uma lâmina de microscópio com uma lamínula e são cuidadosamente alinhados para microinjeção. Os níveis de umidade, a qualidade dos materiais preparados e o cuidado com que o processo é realizado são apenas algumas variáveis que determinam o sucesso da técnica. A microinjeção de ovo de carrapato duro apresenta um conjunto distinto de desafios - uma espessa camada externa de cera nos embriões, córion duro e alta pressão intra-oval8. Sharma et al. descrevem procedimentos em Ixodes scapularis que superam esses obstáculos removendo a camada de cera, amolecendo o córion e dessecando os ovos8. Isso inclui a ablação do órgão de Gené (glândula de cera) de fêmeas que põem ovos, coletando os ovos dentro de 24 h após a postura e, em seguida, colocando os ovos em uma solução de cloreto de sódio a 1% (p / v) por aproximadamente 1 h antes de microinjetar8.
É possível contornar as microinjeções embrionárias injetando pupas ou adultos com o maquinário que edita ou silencia genes. Benetta et al. descrevem esta técnica usando dois métodos de entrega de ovário - Transdução de Carga de Ovário Mediada por Receptor (Controle ReMOT) ou Cápsulas de Peptídeo Anfifílico Ramificado (BAPC) - bem como duas estratégias de injeção (um Femtojet ou um tubo de aspiração) na vespa joia parasita Nasonia vitripennis9. As pupas foram alinhadas e fixadas a uma lâmina de microscópio com cola para facilitar o processo de injeção e reduzir a mortalidade9. Os adultos, por outro lado, foram anestesiados em gelo para que o usuário pudesse apoiar a fêmea com fórceps durante a injeção do abdômen.
Além da edição de genes mediada por CRISPR/Cas9, esta edição abrange outras tecnologias de engenharia genética usadas em artrópodes, incluindo φC31 recombinase dirigida ao local e GAL4-UAS. O primeiro, descrito por Adolfi et al., alcança a integração dirigida ao local de carga transgênica flanqueada por attB para integração única ou troca de mediada por recombinase nos vetores da malária Anopheles gambiae e Anopheles stephensi10. Essa tecnologia permite a inserção direcionada ao local em linhas de ancoragem previamente estabelecidas, o que simplifica a validação, evitando efeitos posicionais e esquemas de acasalamento a jusante necessários para uma linha genética estável10. A outra técnica, o sistema bipartido GAL4-UAS, é usada por Poulton et al. para gerar Anopheles gambiae transgênico que expressa transgênicos de maneira espaço-temporal e específica do tecido, mesmo à custa de custos severos de aptidão11. Devido à sua flexibilidade, esse sistema permite que os investigadores examinem fenótipos e inferam funções genéticas que podem ser impossíveis de outra forma.
De fato, a carga transgênica geralmente confere custos de aptidão ao artrópode; portanto, Williams et al. estabeleceram protocolos simples para medir os custos de aptidão em mosquitos Aedes aegypti transgênicos12. Estes incluíram fecundidade, tamanho e forma da asa, fertilidade, proporção sexual, viabilidade, tempos de desenvolvimento, contribuição masculina e longevidade adulta12. Essas medições de aptidão podem ser usadas para comparar a saúde de mosquitos transgênicos gerados em estudos ou para modelar a taxa de fixação de transgenes em modelos matemáticos.
Os detalhes metodológicos nesses manuscritos são ilustrados visualmente para facilitar a reprodução. Uma variedade de técnicas moleculares e entomológicas são apresentadas: sexagem e triagem de pupas de mosquitos para marcadores fluorescentes11,12; combinação e purificação de misturas de plasmídeo φC31 de doadores e auxiliares10; injetando vespas-joias adultas intra-abdominalmente9; alinhando ovos de flebotomíneos para microinjeção7; e glândulas de cera de carrapatosablativas 8. Dada a amplitude das técnicas abordadas nesta edição especial, amadores e especialistas são convidados a vislumbrar os fundamentos da geração de artrópodes geneticamente modificados. Essas técnicas são a base para o estudo da fisiologia dos artrópodes e das interações vetor-patógeno, que são essenciais para o desenvolvimento de novas estratégias que reduzem as doenças transmitidas por vetores.