Summary

比亚按蚊 胚胎的显微注射方法

Published: July 07, 2021
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Summary

显微注射技术对于将外源基因引入蚊子的基因组至关重要。该协议解释了詹姆斯实验室使用的一种方法,该方法将DNA构建体微注射到 冈比亚按蚊 胚胎中以产生转化的蚊子。

Abstract

胚胎显微注射技术对于许多昆虫物种的分子和遗传学研究至关重要。它们提供了一种以稳定和可遗传的方式将编码感兴趣基因的外源DNA片段以及有利性状引入昆虫种系的方法。由此产生的转基因菌株可以研究由整合DNA的表达引起的表型变化,以回答基本问题或用于实际应用。虽然该技术很简单,但它需要调查人员的耐心和实践,以实现最大化效率的技能水平。这里展示的是一种对非洲疟疾蚊子冈 比亚按蚊胚胎进行显微注射的方法。目标是通过显微注射外源DNA递送到胚胎中,以便它可以在发育中的种系(极点)细胞中被吸收。转座酶、整合酶、重组酶或其他核酸酶(例如CRISPR相关蛋白,Cas)的注射DNA的表达可以触发导致其共价插入染色体的事件。由这些技术产生的转基因 冈比亚锥虫 已被用于免疫系统成分,参与血液喂养的基因和嗅觉系统元素的基础研究。此外,这些技术已被用于生产 冈比亚锥虫 菌株,其性状可能有助于控制疟疾寄生虫的传播。

Introduction

自20世纪初以来,显微注射技术已被用于实验性地操纵生物体1。显微注射已用于研究基本生物学功能和/或在所需生物体的生物学中引入重要变化。显微注射技术一直受到载体生物学家的特别兴趣,并已被广泛用于操纵载体基因组2-11。节肢动物载体中的转基因实验通常旨在通过实施降低载体适应性或增加对它们传播的病原体的难治性的改变来降低载体传播病原体的效率。蚊子传播多种人类病原体,对全世界的发病率和死亡率产生重大影响。蚊子的按蚊属传播人类疟疾寄生虫病原体疟原虫属。按蚊的基因工程实验旨在更好地了解这些蚊子的生物学并降低其媒介能力,以制定新的疟疾消除策略。

全世界疟疾感染最多的蚊媒位于 冈比亚按蚊 物种群中。然而,大多数成功的转基因实验都是在印度次大陆的疟疾病媒 按蚊斯蒂芬西上进行的。虽然存在大量实验室适应的 冈比亚按蚊 菌株,但文献中报道的转基因 冈比亚按蚊属 系的数量与 按蚊斯蒂芬西的菌株无法相比。据认为, 冈比亚按蚊 胚胎比 蚊更难注射并实现成功的转基因,尽管这些差异的原因尚不清楚。该协议描述了一种已被证明通过显微注射实现 冈比亚按蚊 胚胎转基因遗传的方法。该协议基于Hervé Bossin和Mark Benedict12 先前开发的方法,并添加了一些额外的细节和更改,这些细节和更改已被发现可以提高转基因的效率。

Protocol

1. 准备蚊子进行显微注射 在13(~5000厘米3)的笼子里播种,其中约100只雄性和200-300只雌性1-2天成虫,并让它们交配2天。 交配期过后,根据昆虫实践,使用2毫升带有人工喂养装置的血液或活麻醉动物为蚊子提供血粉14。第二天为蚊子提供第二份血餐,以确保所有交配的雌性都有机会进食,并且部分喂养的蚊子已经完全充血。 在第?…

Representative Results

所描述的显微注射方案应用的代表性例子可以在Carballar-Lejarazú等人5中找到。这里的目的是将自主基因驱动系统插入到An. gambiae的实验室菌株G3的种系中。该系统被设计为靶向该物种第三条染色体上的基本同源位点(Agcd),该位点编码血红素过氧化物酶,催化3-羟基炔基亚宁转化为黄原蛋白,这是嗜铬生物合成的最后一步(图11)。含纯?…

Discussion

随着CRISPR/Cas9等精确和灵活的基因工程技术的可用性增加,转基因生物体可以比以前更直接、更稳定地开发。这些工具使研究人员能够创造出蚊子媒介的转基因菌株,这些菌株非常接近于实现对病原体的难耐性(种群改变)或可遗传不育(种群抑制)的理想特性。然而,为了开发最安全、最稳定的转基因蚊子,需要创建和评估更多的转基因系,以便为实地研究选择最佳品系。所描述的方案可以提?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢Drusilla Stillinger,Kiona Parker,Parrish Powell和Madeline Nottoli的蚊子饲养。资金由加州大学欧文分校疟疾倡议提供。AAJ是加州大学欧文分校的Donald Bren教授。

Materials

10x Microinjection Buffer 1 mM NaHPO4 buffer, pH 6.8, 50 mM KCl
Blotting membrane (Zeta-Probe GT Genomic Tested Blotting Membrane) Bio-Rad Neatly and straightly cut into 2×1 cm piece
Conical tubes 50 ml (disposable centrifuge tube, polypropylene) Fisher Brand Ends cut
De-ionized or double-distilled water (ddH20)  Mili-Q In a wash bottle 
Dissecting microscope  Leica  Leica MZ12 For embryo alignment
Forceps  No. 5 size 
Glass container  Pyrex No. 3140 125 x 65
Glass slide  Fisher Brand No. 12-549-3 75×26 mm
Incubator Barnsted Lab-line Model No. 150 28 °C
KCl 50 mM
Latex dental film  Crosstex International No. 19302
Microinjector Sutter Instrument XenoWorks Digital Microinjector
Microloader Pipette tips  Eppendorf  20 µL microloader epT.I.P.S.
Micromanipulator Sutter Instrument XenoWorks Micromanipulator
Micropipette  Rainin  20 µL
Micropipette puller  Sutter Instrument Sutter P-2000 micropipette puller
Microscope  Leica DM 1000 LED or M165 FC For microinjection
Minimum fiber filter paper  Fisher Brand No. 05-714-4 Chromatography Paper, Thick 
Mosquitoes  MR4, BEI Resources Anopheles gambiae, mated adult females, blood-fed 4-5 days post-eclosion
NaHPO4 buffer  1 mM, ph 6.8
Nylon mesh
Paint brush Blick No. 05831-7040 Fine, size 4/0
Petri dish Plastic, (60×15 mm, 90×15 mm)
Sodium acetate  3M
Quartz glass capillaries  Sutter Instrument No. QF100-70-10 With filament, 1 mm OD,  ID 0.7 10 cm length
Water PCR grade  Roche No. 03315843001

References

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Cite This Article
Carballar-Lejarazú, R., Tushar, T., Pham, T. B., James, A. A. Microinjection Method for Anopheles gambiae Embryos. J. Vis. Exp. (173), e62591, doi:10.3791/62591 (2021).

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