Гибридизация Цепная реакция РНК Флуоресценция in situ Гибридизация хемосенсорных генов в обонятельных придатках комаров
November 17th, 2023
В статье описаны методы и реагенты, необходимые для проведения гибридизации цепной реакции РНК флуоресценции in situ (HCR RNA WM-FISH) для получения информации о пространственном и клеточном разрешении генов хемосенсорных рецепторов в антенне комара и верхнечелюстных пальпах.
Наша группа интересуется хемосенсорной системой комаров. Мы надеемся, что, воздействуя на чувство вкуса и обоняния комара, мы сможем помешать ему найти нас и укусить. Гибридизация цепной реакции, флуоресцентная гибридизация in situ, является недавней разработкой.
Эта технология очень чувствительна, надежна и способна мультиплексировать несколько генов-мишеней таким образом, что мы можем визуализировать экспрессию и локализацию этих генов одновременно в их родной среде. Специальная транскриптомика является передовым методом, используемым в области пространственной биологии. Эта технология способна мультиплексировать несколько тысяч генов, и вы можете визуализировать экспрессию этих генов одновременно.
Наш протокол позволяет нам напрямую визуализировать, какие нейроны в антенне экспрессируют любой из 50 или около того возможных ионотропных рецепторов. Это дает нам фундаментальную дорожную карту, которая направляет наше понимание того, как рецепторы этого классического фактора могут опосредуть поведение. Обонятельные нейроны в обонятельных органах насекомого, таких как антенна, обычно скрыты внутри защитной хитиновой оболочки.
Это делает визуализацию экспрессии обонятельных рецепторов в этих нейронах очень сложной. Наш протокол использует комбинацию лечения хитиназой и современных флуоресцентных и прозрачных протоколов для преодоления этих проблем.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
В данной статье представлен подробный протокол для гибридизационной цепной реакции РНК всё-тканевая флуоресцентная гибридизация in situ (HCR RNA WM-FISH), направленный на выяснение пространственной и клеточной экспрессии генов рецепторов хемосенсорной системы в антеннах и максиллярных щупиках комаров. Используя передовые флуоресцентные техники, исследование проливает свет на хемосенсорные системы и их потенциальные последствия для поведения комаров и взаимодействия с окружающей средой.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Биотехнология
- Энтомология
Предисловие
- Хемосенсорная система комаров имеет решающее значение для поведения.
- Техники гибридизационной цепной реакции позволяют множественную визуализацию экспрессии генов.
- Визуализация обонятельных рецепторов представляет собой сложность из-за анатомических ограничений.
- Обработки хитиназой помогают преодолевать барьеры для визуализации тканей.
Цель исследования
- Разработать метод для визуализации нескольких генов хемосенсорных рецепторов одновременно.
- Предоставить представление о локализации и паттернах экспрессии этих рецепторов.
- Способствовать лучшему пониманию сенсорных поведений у комаров.
Использованные методы
- Протокол использует техники гибридизационной цепной реакции РНК всё-тканевая флуоресцентная гибридизация in situ.
- В качестве биологической модели используется комар Anopheles.
- Не упоминались специфические работы по мультиомике.
- Ключевые этапы включают фиксацию тканей, дегидратацию и гибридизацию с точными временными интервалами инкубации при различных температурах.
- Визуализация проводится после монтажа препаратов.
Основные результаты
- Были выяснены паттерны экспрессии нескольких ионотропических рецепторов в антеннах комара.
- Были отмечены заметные различия в обилии рецепторов, при этом IR64a был значительно более экспрессируем.
- Колокализация различных семейств рецепторов указывает на сложные взаимодействия в хемосенсорных тканях.
- Полученные данные способствуют пониманию того, как эти рецепторы опосредуют сенсорные поведения.
Выводы
- Данное исследование позволяет получить более глубокое понимание хемосенсорных систем комаров с помощью передовых методов визуализации.
- Разработанные методы могут способствовать дальнейшим исследованиям роли сенсорных рецепторов в поведении комаров.
- Полученные знания могут быть использованы для информирования стратегий контроля взаимодействий комаров с людьми.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Spatial mapping of chemosensory gene expression in mosquito olfactory appendages enables high-resolution target validation for vector control strategies. The HCR RNA WM-FISH protocol provides robust, multiplexed detection of gene expression, supporting predictive confidence in early discovery and mechanistic de-risking. This capability is directly relevant for biopharma teams seeking to interrogate sensory pathways and prioritize molecular targets in disease-vector insects.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables spatially resolved interrogation of chemosensory gene expression in native tissues.
- Supports functional target validation by mapping receptor localization at single-cell resolution.
- Facilitates mechanistic de-risking by clarifying receptor co-expression and pathway architecture.
- Provides foundational data for prioritizing sensory pathway targets in vector biology.
Screening & Assay Development
- Prepares validated biological systems for downstream screening of modulators or inhibitors.
- Delivers quantitative, reproducible multiplexed readouts for assay standardization.
- Enables robust detection of multiple gene targets in a single workflow, supporting scalability.
- Improves screening readiness by confirming target presence and spatial distribution.
Translational & Preclinical Research
- Aligns spatial gene expression with disease-relevant sensory behaviors in vector species.
- Supports translational continuity by enabling adaptation to other insect models or tissues.
- Provides predictive value for preclinical studies targeting chemosensory pathways.
- Facilitates risk-adjusted advancement of vector control candidates based on molecular evidence.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates into the discovery continuum from early target validation through assay development and translational research in vector biology.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by mapping gene expression in situ.
- Screening: Confirms assay readiness and reproducibility with multiplexed, quantitative outputs.
- Analytics: Provides spatial and quantitative measurements for comparing gene expression across conditions.
- Translational Research: Enables adaptation to other insect models, supporting continuity in vector-targeted programs.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for spatial transcriptomics in diverse biological systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in target selection.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable spatial gene expression workflows.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency in vector-targeted R&D.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of sensory pathway targets for vector control.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue dissection, spatial transcriptomics, and fluorescence imaging.
- Needs access to hybridization ovens, fluorescence microscopes, and analytical infrastructure.
- Demands cross-team standardization for probe design and imaging protocols.
- Adaptation to other insect models may require protocol optimization for tissue type and size.
- Precision in tissue handling is critical due to the fragility of olfactory appendages.
