Sivrisinekler, keneler ve tatarcıklar gibi kanla beslenen eklembacaklılar, çoğu yeterince çalışılmamış ve yeterli terapötikten yoksun, tıbbi olarak ilgili birkaç patojeni iletir. Bu nedenle, hastalık bulaşmasını önlemek genellikle eklembacaklı1'i hedeflemeyi gerektirir. Örneğin, entegre vektör yönetimi (IVM), insektisitler gibi geleneksel vektör kontrol yöntemlerinin etkinliğini, genetik kontrol2 gibi daha yenilikçi yöntemlerle artırarak artırmayı amaçlayan kapsamlı bir çerçevedir. Bu özel koleksiyon, vektör kaynaklı hastalıkları incelemek ve kontrol etmek için üretilen çok çeşitli transgenik eklembacaklıları ve bu tür genetiği değiştirilmiş organizmaları geliştirmek için gerekli teknik ve yaratıcı becerileri vurgulamaktadır.
Eklembacaklı-patojen-konakçı ilişkileri, etkilenen tüm türlerin genetiğini şekillendirmek için uzun yıllar içinde gelişir 3,4,5. Model sistemler, biyolojileri ve davranışları türe özgü olduğundan, kanla beslenen eklembacaklıları incelemek için tipik olarak yetersizdir. Moleküler entomologlar, kanla beslenmeye ve üremeye izin veren karmaşık ortamları yeniden yaratmalıdır, böylece bireysel türler rutin olarak korunabilir ve kontrollü koşullar altında laboratuvarda incelenebilir. Hematofag eklembacaklıların yetiştirilmesi hem biyolojik uzmanlık hem de "yetenekli bireylerin titiz dikkatini" gerektirir6. Bu nedenle, vektör biyolojisinin genetik inovasyonun ön saflarında yer alması şaşırtıcı değildir.
Bu özel sayı, çeşitli cinslerde transgenik eklembacaklıların üretilmesini kapsasa da, merkezi bir tema ortaya çıkıyor: süreç, ayrıntılara büyük bir dikkat, organizmanın biyolojisinin keskin bir şekilde anlaşılması ve yaratıcı bir zihniyet gerektiriyor. Louradour ve ark.7 , embriyonik mikroenjeksiyon tekniklerinin çok küçük yumurta bırakan Leishmania parazitlerinin vektörlerine - yani tatarcıklara - uyarlanmasının zorluklarını vurgulamaktadır. Taze bırakılan yumurtalar, lamel ile bir mikroskop lamı üzerinde tek tek siyah filtre kağıdı parçalarına aktarılır ve mikroenjeksiyon için dikkatlice sıralanır. Nem seviyeleri, hazırlanan malzemelerin kalitesi ve işlemin gerçekleştirildiği özen, tekniğin başarılı olup olmayacağını belirleyen değişkenlerden sadece birkaçıdır. Sert kene yumurtası mikroenjeksiyonu, embriyolar üzerinde kalın bir dış balmumu tabakası, sert koryon ve yüksek oval içi basınç8 gibi farklı zorluklar sunar. Sharma ve ark. Ixodes scapularis'te balmumu tabakasını çıkararak, koryonu yumuşatarak ve yumurtaları kurutarak bu engellerin üstesinden gelen prosedürleri tanımlar8. Bunlar, Gené'nin organının (balmumu bezi) yumurtlayan dişilerden kesilmesini, yumurtaların yumurtlamadan sonraki 24 saat içinde toplanmasını ve ardından yumurtaların mikro enjekte edilmeden önce yaklaşık 1 saat boyunca %1 (a/h) sodyum klorür çözeltisine yerleştirilmesini içerir8.
Genleri düzenleyen veya susturan mekanizmayı pupaya veya yetişkinlere enjekte ederek embriyonik mikroenjeksiyonları atlatmak mümkündür. Benetta ve ark. bu tekniği iki yumurtalık dağıtım yöntemi kullanarak tanımlar – Reseptör Aracılı Yumurtalık Kargo Transdüksiyonu (ReMOT Kontrolü) veya Dallı Amfifilik Peptit Kapsülleri (BAPC) – ve ayrıca parazitik mücevher yaban arısı Nasonia vitripennis 9'da iki enjeksiyon stratejisi (bir Femtojet veya bir aspiratör tüpü).Pupalar, enjeksiyon işlemini kolaylaştırmak ve mortaliteyi azaltmak için sıralandı ve yapıştırıcı ile bir mikroskop lamına tutturuldu9. Yetişkinler ise karın enjeksiyonu sırasında kullanıcının kadını forseps ile destekleyebilmesi için buz üzerinde uyuşturuldu.
CRISPR/Cas9 aracılı gen düzenlemeye ek olarak, bu sayı, bölgeye yönelik φC31 rekombinaz ve GAL4-UAS dahil olmak üzere eklembacaklılarda kullanılan diğer genetik mühendisliği teknolojilerini kapsar. Adolfi ve diğerleri tarafından tanımlanan ilki, sıtma vektörleri Anopheles gambiae ve Anopheles stephensi10'da tek entegrasyon veya rekombinaz aracılı kaset değişimi için attB kanatlı transgenik kargonun sahaya yönelik entegrasyonunu sağlar. Bu teknoloji, daha önce kurulmuş olan yerleştirme hatlarına bölgeye yönelik yerleştirmeye izin verir, bu da kararlı bir genetik hat10 için gerekli olan konumsal etkilerden ve aşağı akış çiftleşme şemalarından kaçınarak doğrulamayı basitleştirir. Diğer teknik, iki parçalı GAL4-UAS sistemi, Poulton ve ark. transgen kasetlerini uzay-zamansal, dokuya özgü bir şekilde, hatta ciddi uygunluk maliyetleri pahasına bile eksprese eden transgenik Anopheles gambiae oluşturmak içinkullanılır 11. Esnekliği nedeniyle bu sistem, araştırmacıların fenotipleri taramasına ve başka türlü imkansız olabilecek gen fonksiyonlarını çıkarmasına olanak tanır.
Gerçekten de, transgenik kargo genellikle eklembacaklılara uygunluk maliyetleri sağlar; bu nedenle, Williams ve ark. transgenik Aedes aegypti sivrisineklerinde uygunluk maliyetlerini ölçmek için basit protokoller ortaya koydu12. Bunlar doğurganlık, kanat boyutu ve şekli, doğurganlık, cinsiyet oranı, yaşayabilirlik, gelişme süreleri, erkek katkısı ve yetişkin uzun ömürlülüğünü içeriyordu12. Bu tür uygunluk ölçümleri, çalışmalar boyunca üretilen transgenik sivrisineklerin sağlığını karşılaştırmak veya matematiksel modellerde transgen fiksasyon oranını modellemek için kullanılabilir.
Bu el yazmalarındaki metodolojik ayrıntılar, çoğaltmayı kolaylaştırmak için görsel olarak gösterilmiştir. Çeşitli moleküler ve entomolojik teknikler sunulmaktadır: floresan belirteçler11,12 için sivrisinek pupalarının cinsiyetlendirilmesi ve taranması; donör ve yardımcı φC31 plazmit karışımlarını birleştirmek ve saflaştırmak10; yetişkin mücevher eşekarısı karın içine enjekte etmek9; mikroenjeksiyon için kum sineği yumurtalarının sıralanması7; ve kene balmumu bezlerinin kesilmesi8. Bu özel sayıda ele alınan tekniklerin genişliği göz önüne alındığında, hem amatörler hem de uzmanlar, genetiği değiştirilmiş eklembacaklılar üretmenin temellerini görmeye davet ediliyor. Bu teknikler, vektör kaynaklı hastalıkları azaltan yeni stratejiler geliştirmek için gerekli olan eklembacaklı fizyolojisi ve vektör-patojen etkileşimlerini incelemenin temelini oluşturur.