Здесь мы описываем процедуру для ингибирования функции генов в вектор болезнь комаров посредством использования хитозана / интерферирующих РНК наночастиц, которые проглатывании личинками.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Здесь мы описываем процедуру для ингибирования функции генов в вектор болезнь комаров посредством использования хитозана / интерферирующих РНК наночастиц, которые проглатывании личинками.
Комарами-переносчиками нанести больший человеческие страдания, чем любой другой организм, - и убивают более одного миллиона человек каждый год. Комар генома проекты способствовали развитию исследований в новых гранях комаров биологии, в том числе функциональных генетических исследований на первичном африканского вектора малярии Anopheles gambiae и денге и желтая вектора лихорадка Комар желтолихорадочный. РНК РАДИОПОМЕХ (RNAi-) опосредованного молчание генов была использована для генов-мишеней, представляющих интерес в обоих этих переносчиков болезней видов комаров. Здесь мы опишем процедуру подготовки хитозана / интерферирующих РНК наночастиц, которые в сочетании с пищей и попадает в организм личинок. Это технически прост, высокая пропускная способность и относительно недорогой методики, который совместим с длинной двухцепочечной РНК (дцРНК) или малых интерферирующих РНК (киРНК) молекул, была использована для успешного нокдауна ряда различных генов в A. gambiae и А. AegyptiЛичинки. После личинок кормления, нокдаун, который проверяется с помощью Qrt-PCR или гибридизация, могут сохраняться по крайней мере до конца стадии куколки. Эта методика может быть применимо к широкому разнообразию комаров и других видов насекомых, в том числе вредителей сельского хозяйства, а также других не-модельных организмов. В дополнение к его полезности в научно-исследовательской лаборатории, в будущем, хитозан, недорогой, нетоксичного и биоразлагаемого полимера, потенциально может быть использована в поле.
Кровь векторные кормления комаров родов малярийного и Aedine передачи болезнетворных агентов, ответственных за некоторые из худших бедствий человечества. По оценкам, 3,4 млрд человек находятся под угрозой заражения малярией, которая отвечает за более половины миллиона случаев смерти в год по всему миру. Результаты борьбы с малярией от инфекции Plasmodium Sp. Паразиты, которые передаются людям через укусы инфицированных комаров рода Anopheles, в том числе основной африканского вектора Anopheles gambiae ( http://www.who.int/topics/malaria/en/ , 2014) 1. Комар желтолихорадочный является основным вектором комаров для вируса денге, которая вызывает лихорадку денге, неспецифический лихорадочного заболевания, которое наиболее широко распространенным и значимым arboviral заболеванием в мире. Вирус денге в настоящее время угроза> 2,5 миллиарда человек в тропиках, с годовой incidenCE примерно 50 миллионов случаев, в результате ~ 24000 смертей в год ( http://www.cdc.gov/dengue/ , 2014) 2. Несмотря на разрушительное глобальное воздействие комарами заболеваний на здоровье человека, эффективные средства профилактики и лечения этих заболеваний не хватает. Борьба с комарами в настоящее время лучший способ профилактики заболеваний.
Потенциал для борьбы с членистоногими заболеваний, передающихся от генетического манипулирования векторных насекомых была признана на протяжении более четырех десятилетий 3. Трансгенные штаммы A. Aegypti инженерии, чтобы иметь репрессируемый женский конкретных фенотип нелетающих недавно сделали потенциал для использования трансгенных стратегий борьбы с переносчиками реальность 4-6. Эти достижения были оспорены исследователям в выявлении новых генетических задач по борьбе с переносчиками и дополнительных средств манипулирования функции гена в вектор комаров. Изменение экспрессии генов Dразвитие тором, как это было в случае с женщинами нелетающих комаров 4, может способствовать выяснению новых стратегий по борьбе с переносчиками. Тем не менее, в значительной степени из-за технических проблем, функции немногих генов, были охарактеризованы в процессе развития А. gambiae, А. Aegypti, или другие виды комаров.
С момента своего открытия в С. Elegans 7, РНК-интерференция (RNAi), которая сохраняется у животных, растений и микроорганизмов, широко используется для функциональных генетических исследований в самых разнообразных организмов, в том числе насекомых 8,9. РНК-интерференция путь инициируется Dicer, который расщепляет долгое дсРНК в короткие 20-25 нуклеотидных длиной миРНК, которые функционируют как последовательности конкретных интерферирующих РНК. siРНК, гены тишина, которые дополняют друг друга в последовательности, способствующие ускорению транскриптов, декольте, и нарушение перевод 9. Длинные молекулы дцРНК (обычно 300-600 б.п.) или пользовательские миРНК, направленные на particulaг последовательность может быть использована в научно-исследовательской лаборатории по глушителей любой интересующий ген. Управляя когда интерферирующих РНК доставлен, исследователи могут контролировать время, в которое ген глушителей посвященных. Это преимущество полезен, поскольку он может быть использован для преодоления проблем, таких как летальность развития или бесплодие, которые могут препятствовать производство и техническое обслуживание штаммов, несущих наследственные мутации, дорогой и трудоемкий процесс, который пока не имеется у всех видов насекомых. Хотя степень молчания генов путем РНК-интерференции может варьироваться от гена с геном, ткани к ткани, и животного к животному, RNAi широко используется для функционального анализа генов в комаров и других насекомых 8,9.
Три препятствующие стратегии доставки РНК были использованы в комаров: микроинъекции, впитывая / местного применения и приема внутрь. Для подробной истории и сравнения с использованием этих трех методов в насекомых, пожалуйста, обратитесь к Ю. и др 8. Wе успешно использовали микроинъекции 10 в качестве средства доставки миРНК целевой гены развития в А. Aegypti эмбрионы, личинки, куколки, так и 11-14. Тем не менее, это трудоемкий стратегия доставка требует и настройки микроинъекции и искусной рукой. Кроме того, микроинъекции это стресс для организма, сбивающий фактор, особенно когда поведенческие фенотипы будут оценены. Наконец, поставка микроинъекции не может быть расширено до поля для борьбы с переносчиками. В качестве альтернативы, замачивания в организм интерферирующих РНК решение также стало популярным средством индукции молчание генов, как это удобно и не требует большого оборудования или труда. Замачивание уже в основном применяются в клеточной линии насекомых изучает 8, но в недавнем исследовании, нокдаун был достигнут в А. Aegypti личинки погружают в раствор дцРНК 15, который животные, казалось, глотания. Тем не менее, для исследований, анализ нескольких experimentaл группы или фенотипы, замачивание, а дорого. Лопес-Мартинес и др. 16 описано регидратации приводом RNAi, новый подход к вмешательства доставку РНК, которая включает обезвоживание в солевом растворе и регидратации с одной капли воды, содержащей интерферирующих РНК. Такой подход не сократить затраты, связанные с целого животного погружения, но дороже, чем микроинъекции и может быть ограничено в своем применении к видам, которые могут выдерживать высокие осмотические давления. Кроме того, трудно представить себе, как погружение, или дегидратации / регидратации методики погружения может быть приспособлен для борьбы с переносчиками в этой области. По этим причинам, для пост-эмбриональных исследований, доставка интерферирующих РНК с проглоченной пищи жизнеспособной альтернативой стратегии.
Хотя стратегии приеме внутрь на основе не работать во всех видов насекомых, пожалуй, самое частности дрозофилы, оральный доставка интерферирующих РНК, смешанный с пищей способствовало гена сиlencing в различных насекомых 8,17, в том числе А. Aegypti взрослых 18. Мы описали хитозана наночастиц опосредованного RNAi в А. gambiae личинки 19 и успешно применил этот подход к снижению экспрессии генов в A. Aegypti личинки 20,21. Здесь методика этой процедуры RNAi, который включает в себя улавливания из интерферирующих РНК в полимерной хитозана, подробно. Хитозан / помехи наночастицы РНК образуются путем самосборки поликатионов с интерферирующих РНК с помощью электростатических сил между положительными зарядами аминогрупп в хитозана и отрицательных зарядов, переносимых фосфатных групп от основной цепи интерферирующих РНК 19. Процедура, описанная совместим с длинных молекул дцРНК (далее именуемые дсРНК) или двухцепочечной Серна (далее по тексту миРНК). После синтеза хитозан / помехи наночастицы РНК смешивали с пищей личинок и доставленЛичинки при приеме внутрь. Эта методика является относительно недорогим, не требует большого труда и оборудование 19, и способствует высокой пропускной анализ нескольких фенотипов, в том числе анализа поведения 20,21. Эта методика, которая может быть адаптирована для молчания генов исследований в других насекомых, в том числе других переносчиков болезней и насекомых вредителей сельского хозяйства, потенциально могут быть использованы для молчания генов в различных других видов животных. Кроме того, хитозан, недорогой, нетоксичный и биоразлагаемый полимер 22, потенциально могут быть использованы в области для конкретных видов борьбы с комарами.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Москит Виды и разведение
2. дцРНК и миРНК Проектирование и производство
3. Подготовка Хитозан / интерферирующих РНК наночастиц
4. Подготовка Москитная пищевые продукты, содержащие хитозан / интерферирующих РНК наночастиц
5. Кормление личинок комаров с пищей, содержащей хитозан / интерферирующих РНК наночастиц
6. Подтверждение Нокдаун гена
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
А. gambiae:
Наночастицы хитозана / дцРНК формируются за счет электростатического взаимодействия между аминогруппами хитозана и фосфатными группами дсРНК. Эффективность дцРНК включения в наночастиц, как правило, выше 90%, как измерено с истощением дцРНК из раствора. Силовой микроскопии изображений с атомным показывают, что хитозан-дцРНК в среднем размер частиц 140 нм в диаметре, от 100-200 нм (рис 1).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Хитозан / вмешательства РНК методики описаны здесь в виде наночастиц был использован эффективно генов-мишеней при развитие личинок в А. gambiae (рис 2, 3) и А. Aegypti (рис 4, 5, 6, Столы 1, 2). Хитозан наночастицы могут быть получены либо с длинной дцРНК или миРНК, оба из которых были успешно использованы в комаров, о чем свидетельствуют представительных результатов, описанных здесь. Синтез дсРНК дешевле, чем при покупке Серна, но более трудоемкий. Если хитозан / миРН...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Финансирование от Канзасской сельскохозяйственной экспериментальной станции и Центра геномики членистоногих K-State для KYZ поддержало оригинальную разработку хитозан/дцРНК-опосредованного сайленсинга гена у A. gambiae19. Описанная здесь работа над A. gambiae была частично поддержана R01-AI095842 от NIH/NIAID до KM. Разработка хитозан/siRNA-опосредованного сайленсинга гена у A. aegypti20,21 была поддержана премией NIH/NIAID R01-AI081795 MDS. Содержание данного исследования является исключительной ответственностью авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения NIH.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,02 мл пипеттман | Rainin | PR20 | для ресуспендирования интерферирующей РНК |
| 0,2 мл пипеттман | Rainin | PR200 | для ресуспендирования интерферирующей РНК и получения интерферирующих РНК/наночастиц |
| 0,5 мл градуированная пробирка | Fischer Scientific | 05-408-120 | для аликвотирования ресуспендированной интерферирующей РНК |
| пипеттман 1 мл пипеттман | Rainin | PR1000 | для ресуспендирования интерферирующей РНК и получения интерферирующих РНК/наночастиц |
| 1,5 мл градуированная пробирка | Fischer Scientific | 05-408-046 | для получения интерферирующей РНК/наночастиц |
| 1М ацетата натрия, pH 4,5 | TEKnova | S0299 | для получения буфера ацетата натрия |
| Уксусная кислота, AIRSTAR. ACS, USP, FCC Grade | BDH | VWR BDH3092-500MLP | для приготовления буфера из ацетата натрия |
| Agarose Genetic Technology Grade | MP Biomedicals LLC. | 800668 | для покрытия подготовленной интерферирующей РНК/наночастиц |
| центрифуги | Eppendorf AG | 5415D | для гранулирования интерферирующей РНК/наночастиц |
| Хитозан, из панцирей креветок | Sigma-Aldrich | C3646-25G | для объединения с интерферирующей РНК для приготовления интерферирующих РНК/наночастиц |
| Dry Yeast | Universal Food Corp | NA | для приготовления корма для личинок комаров с интерферирующей РНК/ инструмент |
| наночастиц E-RNAi Немецкий | центр исследования рака | NA | для разработки дцРНК; http://www.dkfz.de/signaling/e-rnai3// |
| для золотых рыбок | Wardley | Goldfish FLAKE FOOD | для приготовления корма для личинок комаров с интерферирующими РНК/наночастицами |
| Нагреваемая водяная баня | Thermo Scientific | 51221048 | для нагрева мешающих РНК/наночастиц при температуре 55oC |
| Лед | не | применим не применим | для размораживания интерферирующей РНК и получения интерферирующей РНК/наночастиц |
| [header] | |||
| Ведро для льда | Fisher Scientific | 02-591-44 | для хранения льда используется во время процедуры |
| печень | порошок MP Biomedicals LLC. | 900396 | для кормления личинок комаров после интерференционной обработки РНК/наночастицами |
| Микроволновая печь | Различные поставщики | не применимы | для приготовления 2% раствора агарозы |
| петридиш (100 х 15 мм) | 875713 | Фишера Интерферная камера подачи РНК/наночастиц для личинок | |
| pH-метр | Mettler Toledo | S220 | для приготовления буферов |
| Лезвие бритвы | Fischer Scientific | 12-640 | для разделения интерферирующей РНК/гранулы наночастиц для питания |
| миРНК | Thermo Scientific/Dharmacon | custom | для получения миРНК/наночастиц |
| Сульфат натрия, безводный (Na2SO4) | BDH/распространяемый VWR | VWR BDH0302-500G | для приготовления 50 мМ раствора сульфата натрия, в котором интерферирующая РНК будет находиться ресуспензионный |
| термометр | VWR | 61066-046 | для измерения температуры водяной бани |
| Зубочистки | VWR | 470146-908 | для перемешивания во время мешающих РНК/наночастиц приготовления пищи и резки гелевых гранул |
| Сверхнизкая морозильная камера | Различные поставщики | не подходят | для хранения мешающих аликвот РНК и интерферирующих РНК/наночастиц при температуре -80oC |
| Вихревой смеситель | Fischer Scientific | 02-216-108 | для приготовления хитозана/интерферирующей РНК |
| Weight paper | Fischer Scientific | NC9798735 | для деления интерферирующей РНК/наночастиц для кормления |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.