Патогены, передаваемые комарами, являются причиной миллионов инфекций человека каждый год. Для борьбы с болезнями, вызываемыми этими патогенами, такими как малярия и лихорадка денге 1,2,3, исследователи углубляют понимание биологии комаров и разрабатывают новые инструменты борьбы с комарами 4,5,6. Эта коллекция способствует новым исследованиям в этих областях благодаря методологическим достижениям, связанным с биологией комаров, борьбой с комарами, заражением патогенами и трансгенезом комаров.
Jensen et al.7 описывают анализ инсектицидной активности у комаров и плодовых мушек, включающий прямое местное применение инсектицидов и процедуру определения дозы на основе массы насекомого. В статье рассматриваются вопросы подготовки рабочего пространства и химических растворов, применения инсектицидов, а также определения выживаемости насекомых после воздействия. Методология местного применения способствует постоянному воздействию определенных доз инсектицидов, снижая межвидовую и межаналитическую вариабельность, что будет представлять большой интерес для тех, кто занимается борьбой с насекомыми-вредителями или исследует устойчивость к инсектицидам в популяциях комаров.
Chen et al.8 выделяют простой, удобочитаемый, высокопроизводительный протокол экстракции ДНК образцов комаров для секвенирования всего генома с использованием магнитных ДНК-связывающих шариков. Протокол включает в себя гомогенизацию образца и полный процесс экстракции. Такой подход способствует использованию высокопроизводительного, но в то же время воспроизводимого метода экстракции ДНК, который подходит для лабораторий с ограниченными ресурсами. Он будет интересен тем, кто работает с приложениями геномики комаров, особенно с препаратами ДНК полевых комаров.
Несколько статей в сборнике посвящены методологическим достижениям, связанным с изучением биологии комаров. Jové et al.9 описывают высокопроизводительную, основанную на флуоресценции количественную оценку объемов пищи для комаров, которых искусственно кормят диетами. Он включает в себя приготовление пищи, добавление флуоресцеинового красителя, доставку муки по недорогой системе подачи с последующей количественной оценкой объема муки в образцах подаваемых комаров. Описанная методология позволяет эффективно оценить питание комаров, что особенно актуально для анализов кормления, включающих искусственные диеты, кровь, сахар или нектар. Это будет полезно для тех, кто изучает пищевое поведение насекомых. Цудзимото и Адельман10 описывают новую методику анализа плодовитости и фертильности комаров с использованием заполненных агарозой 24-луночных клеточных культуральных планшетов. В протоколе подробно описывается подготовка тарелки, кормление комаров, яйцекладка, визуализация тарелок и сбор данных. Это сокращает время, пространство и трудозатраты по сравнению с традиционной методологией и заинтересует исследователей, оценивающих приспособленность комаров или молекулярные основы размножения комаров. Lajevardi et al.11 используют анализ Рамсея для изучения транспорта ионов и секреции жидкости в выделенных тканях комаров. Протокол адаптирует анализ Рамсея для использования с небольшим количеством тканей насекомых, а также обсуждает подготовку и калибровку электродов, подготовку тканей комаров для анализа и запись показаний мальпигиевых канальцев и пищеварительных тканей. Этот протокол будет интересен тем, кто работает с пищеварительной или выделительной системами и нейропептидной/эндокринной регуляцией тканей насекомых. Wang et al.12 описывают гетерологичную экспрессию рецепторов запаха Ae. aegypti в ооцитах Xenopus для оценки их реакции на запахи человека. Он охватывает клонирование генов оборачивающихся рецепторов, синтез кРНК, препарирование и выделение ооцитов Xenopus , гетерологичную экспрессию генов, а затем запись одного сенсиллума для измерения активности рецептора. Этот протокол обеспечивает уникальную систему оценки генетической и функциональной основы обоняния комаров, с потенциальными применениями, связанными с исследованием поведения комаров.
В четырех статьях сборника обсуждаются генетически модифицированные комары и процесс трансгенеза. Carballar-Lejarazú et al.13 подробно описывают процедуры получения трансгенных комаров Anopheles gambiae с помощью эмбриональной микроинъекции, в то время как Bui et al.14 демонстрируют микроинъекцию эмбрионов Culex quinquefasciatus для редактирования генома на основе CRISPR/Cas9. Первый является ключевым переносчиком малярийных паразитов человека, в то время как второй является ключевым переносчиком арбовирусов, включая вирус Западного Нила, и недостаточно изучен в контексте трансгенеза. Эти протоколы охватывают вытягивание и загрузку игл, подготовку и выравнивание яйцеклеток с последующей инъекцией, а также восстановление эмбрионов и скрининг на трансгенные фенотипы. Протокол An. gambiae подробно описывает процедуры откладки яиц и сбора яйцеклеток, а также визуально изображает успешные инъекции. Модель Cx. Протокол quinquefasciatus описывает конкретные параметры для вытягивания иглы и советы по увеличению скорости мутагенеза. В статье Меути и Харрелла15 подробно рассматривается трансгенез у Culex pipiens, в частности процесс инъекции. На видео очень подробно показан весь процесс инъектирования; В ней описана обратная засыпка и прикрепление иглы, расположение яйцеклеток и инжектора, а также особенности успешного введения. В нем содержатся подробные технические инструкции и рекомендации по устранению неполадок в процессе инъекции, а также даются советы по максимальному увеличению скорости вылупления яиц и приспособленности личинок. Эти три статьи будут интересны тем, кто стремится разработать новые стратегии борьбы с переносчиками, а также тем, кто изучает генетику Anopheles и Culex и взаимодействие хозяина и патогена. Carballar-Lejarazú et al.16 описывают процесс проведения испытаний в небольших клетках, чтобы оценить, могут ли системы генного драйва распространять определенные гены в наивных популяциях комаров в различных условиях. В протоколе рассматривается механика испытаний по высвобождению затопления без драйва, а также испытаний генного драйва с перекрывающимися или неперекрывающимися поколениями комаров. Он предоставляет точные сведения о соотношении присоединения дикого типа и трансгена, процессах скрининга и адаптации экспериментальных параметров, включая анализы приспособленности или для моделирования распространения аллелей генного драйва. Этот протокол принесет пользу исследователям в области борьбы с переносчиками, которые разрабатывают новые системы генного драйва и изучают эффективность генного драйва.
В последних трех статьях сборника обсуждается культивирование патогенов и воздействие на них. Liu et al.17 демонстрируют протокол повторного введения бактерий взрослым комарам после лечения антибиотиками, чтобы помочь понять биологическую роль, которую играет микробиота. Он охватывает культивирование и выделение бактерий, лечение антибиотиками и анализы кормления бактерий. Протокол обеспечивает хороший синтез сложной, многогранной процедуры. Он будет полезен тем, кто интересуется изучением микробиоты комаров или развивающимися взрослыми гнотобиотическими комарами. Grigsby et al.18 освещают протокол интеграции культивирования микроспоридического паразита Edhazardia aedis в стандартное выращивание Aedes aegypti . В нем подробно описывается выделение, идентификация и подсчет инфекционных спор до повторного заражения комаров и содержание инфицированных яиц комаров. В нем содержатся советы по устранению неполадок по обнаружению спор и координации вылупления комаров с подготовкой спор. Этот протокол будет интересен тем, кто стремится культивировать микроспоридных паразитов в экспериментальных целях, а также тем, кто изучает влияние паразитарной инфекции на иммунитет комаров или их способность к переносчикам. Tripathi et al.19 подробно описывают протокол культивирования гаметоцитов Plasmodium falciparum , проведения инфекций комаров Anopheles через систему подачи мембраны-стекла и подсчета ооцист и спорозоитов. Это важный протокол для культуры P. falciparum , которого может быть трудно достичь. Протокол будет очень ценным для тех, кто исследует инфекцию Plasmodium и ее передачу у комаров, для тех, кто хочет разработать стратегии борьбы с малярией, включая инструменты блокирования передачи, и для тех, кто изучает компетентность популяций An. gambiae в отношении переносчиков, включая трансгенные линии и стратегии генного драйва.
В сборнике статей рассматриваются многие исследовательские темы, которые важны для будущего борьбы с комарами и возбудителями, переносимыми комарами. Понимание устойчивости комаров к пестицидам имеет решающее значение, поскольку оно отражает успех текущих программ борьбы; Более того, обнаружение сопротивления может быть сигналом о том, что требуются изменения в стратегиях управления. Технологии генной инженерии, включая трансгенез комаров, редактирование генома и генный драйв, вероятно, будут играть ключевую роль в борьбе с комарами в течение ближайшего десятилетия и далее из-за их высокой управляемости и адаптивности. Более глубокие знания в области биологии комаров, в частности, в области популяционной геномики, взаимодействия хозяина и патогена, поведения комаров и молекулярной основы ключевых биологических признаков, позволят получить ценную информацию, которая может быть использована для разработки новых инструментов контроля. Например, идентификация генов, участвующих в обонянии, может помочь исследователям разработать новые репелленты, в то время как идентификация генов, участвующих во взаимодействиях хозяина и патогена, может в конечном итоге привести к разработке трансгенных комаров, несущих антипатогенные эффекторы. Эта коллекция затрагивает все эти темы, и в руках биологов-переносчиков со всего мира описанные здесь методы помогут получить новые и уникальные знания о многих аспектах биологии комаров. Ключевой задачей на будущее будет использование знаний, полученных в этих предметных областях, для разработки новых стратегий контроля или для дополнения или оптимизации существующих стратегий.