Nematoides entomopatogênicos (EPNs) são parasitas matadores de insetos que formam parcerias mutualistas específicas de espécie com seus simbiontesbacterianos 1. As EPNs consistem em duas famílias: Steinermatidae e Heterorhabditidae, que se associam às bactérias Gram-negativas Photorhabdus e Xenorhabdus spp, respectivamente 2,3. Durante o estágio juvenil infeccioso (IJ) de vida livre dos nematoides Steinernema, as bactérias Xenorhabdus ficam alojadas em um bolso intestinal do nematoide conhecido como receptáculo, e ao penetrar o inseto hospedeiro no hemocoel, as bactérias são liberadas, após o que se multiplicam e matam o inseto porsepticemia 3,4. Nessa relação mutualista, as bactérias produzem compostos antimicrobianos e inseticidas, que protegem contra a resposta imune do hospedeiro e fornecem suporte nutricional aonematoide 5. Em troca, as bactérias se beneficiam da proteção proporcionada pelo hospedeiro nematoide contra microrganismos ambientais e são facilitadas em sua dispersão para novas presasinsetas 6,7.
Nas últimas décadas, a parceria Steinernema-Xenorhabdus foi estabelecida como um poderoso sistema experimental para estudar vários aspectos das interações parasitárias e mutualistas, como comportamentos de busca por hospedeirosinsetos 3, colonização bacteriana no hospedeironematoide 8 e comportamentos adaptativos de bactérias simbióticas que facilitam suas transições entre nematoides e animais hospedeirosinseto 9. As NEPs também são espécies importantes para a sustentabilidade do solo e são usadas como agentes orgânicos de controle de pragas para promover a produtividade agrícola10,11.
Apesar do rápido desenvolvimento de ferramentas genéticas nas bactérias simbióticas Xenorhabdus e Photorhabdus12, as ferramentas genéticas consistentes nas NEPs têm sido escassas. A microinjeção gonadal foi estabelecida com sucesso tanto em nematoides de Heterorhabditis quanto de Steinernema 13,14. Anteriormente, a microinjeção gonadal em Heterorhabditis bacteriophora foi usada para fornecer consistentemente RNA de fita dupla para a destruição gênica entre a primeira geração dedescendentes 13,15. Recentemente, a edição genômica CRISPR-Cas9 em Steinernema foi desenvolvida, administrada por microinjeção gonadal, resultando em mutações precisas, estáveis ehereditárias 14.
Uma espécie de Steinernema, S. hermaphroditum, demonstrou ser altamente tratável e tem grande potencial como um organismo modelo genéticoemergente 4,14. Originalmente isolado do solo naIndonésia 16 e reisolado naÍndia 17, S. hermaphroditum é consistentemente hermafrodita, com um pequeno número de machos em cada geração, duas características que facilitam a adaptação de ferramentas genéticas do nematoide modelo clássico C. elegans4. Além disso, o genoma de S. hermafroditum foi sequenciado e montado em cromossomos, simplificando a tarefa de identificar possíveis sítios-alvo Cas9 e projetar osprimers 18.
Durante a microinjeção de EPN, uma mistura de injeção contendo reagentes apropriados, como dsRNAs, proteína Cas9 ou RNAs guia, é entregue ao gônade do nematoide sinciacial por meio de uma agulha puxada de um capilar de quartzo. O volume e a pressão apropriados de injeção resultam em um 'fluxo' visível de líquido por todo o braço gonadal. Como esses nematoides possuem um par de gônadas sinciciais compostas por núcleos germinativos que compartilham o mesmo citosol19, essa abordagem de microinjeção permite que múltiplas células germinativas estejam acessíveis para edição, antes que a citocinese ocorra, separando os núcleos germinativos emoócitos em desenvolvimento 20. Embora a microinjeção gonadal sirva como uma técnica consistente para modulação genética em várias espécies de nematoides não modelos 14,21,22,23,24,25, é crucial adaptar as técnicas de injeção às estruturas gonadais apropriadas, estágio de vida e condição fisiológica de cada espécie de nematoide para garantir sucesso e alta eficiência na administração. Técnicas de recuperação pós-injeção e manutenção das linhas mutantes são importantes para garantir que essa técnica seja econômica.
Este estudo demonstra um protocolo de edição genômica CRISPR-Cas9 em Steinernema hermaphroditum. A microinjeção gonadal é descrita no jovem adulto, um estágio resistente à microinjeção de alta pressão e receptivo à edição genética14. Além disso, métodos detalhados que descrevem a manutenção de linhagens hereditárias e estáveis de mutantes são fornecidos, tanto por criopreservação quanto por propagação por insetos.