Anopheles gambiae Sivrisineklerinden Larva Tükürük Bezlerinin Diseksiyonu ve İmmünasyon
Summary
Yetişkin sivrisinek tükürük bezi (SG), virüsler ve parazitler de dahil olmak üzere sivrisinek kaynaklı tüm patojenlerin insan konakçılarına iletilmesi için gereklidir. Bu video, SG’lerin larva (L4) evresi Anopheles gambiae sivrisineklerinden verimli bir şekilde izole edilmesini ve daha fazla analiz için L4 SG’lerin hazırlanmasını göstermektedir.
Abstract
Sivrisinek tükürük bezleri (SG’ler), böcek kaynaklı patojenlerin iletimi için gerekli bir ağ geçidi organıdır. Virüsler ve sıtmaya neden olan Plazmodium parazitleri de dahil olmak üzere hastalık neden olan ajanlar, SG hücrelerinin salgı boşluklarında birikir. Burada, sonraki bir kan unu sırasında omurgalı konaklarına iletilmek üzere hazırlanırlar. Yetişkin bezleri, erken pupal SG histolizinin ötesinde devam eden larva SG kanal tomurcuk kalıntılarının bir detaylandırılması olarak oluştuğundan, larva SG, hastalık bulaşmasını sınırlayan müdahaleler için ideal bir hedeftir. Larva SG gelişimini anlamak, morfolojisinin ve fonksiyonel adaptasyonlarının daha iyi anlaşılmasına yardımcı olabilir ve bu organı hedefleyen yeni müdahalelerin değerlendirilmesine yardımcı olabilir. Bu video protokolü, Anopheles gambiae sivrisineklerinden larva SG’lerini izole etmek, sabitlemek ve lekelemek için etkili bir teknik göstermektedir. % 25 etanol çözeltisinde larvalardan parçalanan bezler, metanol-buzul asetik asit karışımına sabitlenir ve ardından soğuk aseton yıkama. Fosfat tamponlu salin (PBS) içinde birkaç durulamadan sonra, SG’ler SG eksprese proteinlerine karşı çok çeşitli işaret boyaları ve / veya antisera ile boyanabilir. Larva SG izolasyonu için bu yöntem in situ hibridizasyon analizi, diğer transkriptomik uygulamalar ve proteomik çalışmalar için doku toplamak için de kullanılabilir.
Introduction
Sıtma, 2019’da yaklaşık 230 milyon enfeksiyona ve tahmini 409.000 ölüme neden olan büyük bir halk sağlığıtehdididir 1. Ölümlerin çoğunluğu Sahra altı Afrika’dadır ve parazit Plasmodium falciparumböcek vektörü Anopheles gambiae, bu video gösterisinin konusudur. Rakamlar yüzyılın başlarından bu yana yıllık ölüm oranında önemli bir düşüşe işaret etse de (>300.000 daha az yıllık ölüm), 2000’den 2015’e kadar gözlenen hastalık oranlarındaki umut verici düşüşler sivriliyor ve bu da hastalık bulaşmasını sınırlamak için yeni yaklaşımlara ihtiyaç olduğunu gösteriyor2. Sıtmayı kontrol etmek ve muhtemelen ortadan kaldırmak için umut verici ek stratejiler arasında CRISPR / Cas9 tabanlı gen düzenleme ve gentahriki 3,4,5kullanarak sivrisinek vektör kapasitesini hedeflemektir. Gerçekten de, hastalık bulaşmasını azaltmada en büyük etkiye sahip olan sivrisinek vektörün (uzun ömürlü insektisitle tedavi edilen yatak ağlarının genişletilmiş kullanımı yoluyla) hedeflenilmesidir6.
Dişi sivrisinekler, bir kan unu sırasında enfekte bir insandan Plasmodium gametositleri alır. Döllenme, olgunlaşma, midgut epitel geçişi, nüfus genişlemesi ve zorunlu sivrisinek konaklarında hemokoel navigasyonun ardından, yüz ila on binlerce Plasmodium sporozoit sivrisinek SG’lerini istila eder ve kurucu salgı hücrelerinin salgı boşluklarını doldurur. Salgı boşluklarının içine girdikten sonra, parazitler tükürük kanalına doğrudan erişebilir ve böylece bir sonraki kan yemeğinde yeni bir omurgalı konakçuya iletilmeye hazırdır. Çünkü SG’ler sıtmaya neden olan sporozoitlerin insan konakçılarına iletilmesi için kritik öneme sahiptir ve laboratuvar çalışmaları SG’lerin kan besleme, sivrisinek hayatta kalma veya doğurganlık 7 ,8,9için gerekli olmadığını göstermektedir, bulaşmayı engelleyen önlemler için ideal bir hedefi temsil ederler. Yetişkin sivrisinek SG’leri, erken pupal SG histolysis10’unötesinde devam eden larva SG’lerinde “kanal tomurcuk” kalıntılarının detaylandırılması olarak oluşur Larva SG’yi yetişkin evresi hastalık bulaşmasını sınırlamak için müdahaleler için ideal bir hedef haline getirir.
SG gelişiminin larva aşamasını karakterize etmek, sadece morfolojisini ve fonksiyonel adaptasyonlarını daha iyi anlamakla kalmaz, aynı zamanda anahtar SG düzenleyicilerinin gen düzenlemesi yoluyla bu organı hedefleyen yeni müdahalelerin değerlendirilmesine de yardımcı olabilir. Larva tükürük bezi mimarisinin önceki tüm çalışmaları immünostaining ve modern görüntüleme tekniklerindenönce 10,11, tükürük bezlerini çeşitli antikorlar ve hücre belirteçleri ile izole etmek ve boyamak için bir protokol geliştirdik12. Bu video, konfokal görüntüleme için Anopheles gambiae L4 larvalarından larva SG’lerinin çıkarılması, sabitlenmesi ve lekelenmesine yönelik bu yaklaşımı göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada açıklanan protokol bir Drosophila SG diseksiyon protokolünden ve yetişkin sivrisinek diseksiyon protokolü14 , 15,16‘dan uyarlanmıştır. Bununla birlikte, çoğu belirteç yetişkin diseksiyonu ve SG boyama yöntemlerini kullanırken bodrum zarını (gösterilmeyen veriler) nüfuz etmedi. Yetişkin protokolünün uyarlamaları arasında bezlerin% 25 EtOH çözeltisinde parçalanması, bezlerin MeOH ve buzul asetik a…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Johns Hopkins Sıtma Araştırma Enstitüsü’ne An. gambiae larvalarına erişip yetiştirdiği için teşekkür ederiz.
Materials
| KH2PO4 | Millipore Sigma | P9791 | |
| Na2HPO4 • 2H2O | Millipore Sigma | 71643 | |
| NaCl | Millipore Sigma | S7653 | |
| Acetone | Millipore Sigma | 179124 | |
| Brush with soft bristles | Amazon (SN NJDF) Detail Paint Brush Set | B08LH63D89 | |
| Cover slips (22 x 50 mm) | VWR | 48393-195 | |
| DAPI (DNA) | ThermoFisher Scientific | D1306 | |
| Ethyl alcohol 200 proof | Millipore Sigma | EX0276 | |
| Gilson Pipetman P200 Pipette | Gilson | P200 | |
| Glacial Acetic Acid | Sigma Aldrich | 695092 | |
| Jewelers forceps, Dumont No. 5 | Millipore Sigma | F6521 | |
| KCl | Millipore Sigma | 58221 | |
| Methanol | Millipore Sigma | 1414209 | |
| Nail polish | Amazon (Sally Hansen) | B08148YH9M | |
| Nile Red (lipid) | ThermoFisher Scientific | N1142 | |
| Paper towels/wipes | ULINE | S-7128 | |
| Petri plate (to make putty plate) | ThermoFisher Scientific | FB0875712 | |
| Pipette Tips | Gilson | Tips E200ST | |
| Plastic Transfer Pipette | Fisher Scientific | S304671 | |
| Primary antibodies (e.g., Crb, Rab11) | Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB); Andrew Lab | Mouse anti-Crb (Cq4) or Rabbit anti-Rab11 | |
| Secondary antibodies with fluorescent tags (e.g., Alexa Fluor 488 Goat-anti Rabbit) | ThermoFisher Scientific | A11008 | |
| Silicone resin and curing agent for putty plate | Dow Chemicals – Ximeter Silicone | PMX-200 | |
| Slides, frosted on one end for labelling | VWR 20 X 50 mm | 48393-195 | |
| Wheat Germ Agglutinin | ThermoFisher Scientific | W834 |
References
- World malaria report 2020: 20 years of global progress and challenges. World Health Organization Available from: https://apps.who.int/iris/handle/10665/337660 (2020)
- Feachem, R. G. A., et al. Malaria eradication within a generation: ambitious, achievable, and necessary. Lancet. 394 (10203), 1056-1112 (2019).
- Adolfi, A., et al. Efficient population modification gene-drive rescue system in the malaria mosquito Anopheles stephensi. Nature Communications. 11, 5553 (2020).
- Kyrou, K., et al. A CRISPR-Cas9 gene drive targeting doublesex causes complete population suppression in caged Anopheles gambiae mosquitoes. Nature Biotechnology. 36 (11), 1062-1066 (2018).
- Rostami, M. N. CRISPR/Cas9 gene drive technology to control transmission of vector-borne parasitic infections. Parasite Immunology. 42 (9), 12762 (2020).
- Bhatt, S., et al. Coverage and system efficiencies of insecticide-treated nets in Africa from 2000 to 2017. Elife. 4, 09672 (2015).
- Mellink, J. J., Vanden Bovenkamp, W. Functional aspects of mosquito salivation in blood feeding of Aedes aegypti. Mosquito News. 41 (1), 115 (1981).
- Ribeiro, J. M., Rossignol, P. A., Spielman, A. Role of mosquito saliva in blood vessel location. Journal of Experimental Biology. 108, 1-7 (1984).
- Yamamoto, D. S., Sumitani, M., Kasashima, K., Sezutsu, H., Matsuoka, H. Inhibition of malaria infection in transgenic Anopheline mosquitoes lacking salivary gland cells. PLoS Pathogens. 12 (9), 1005872 (2016).
- Rishikesh, N. Morphology and development of the salivary glands and their chromosomes in the larvae of Anopheles stephensi sensu stricto. Bulletin of the World Health Organization. 20 (1), 47-61 (1959).
- Jensen, D. V., Jones, J. C. The development of the salivary glands in Anopheles albimanus Wiedemann (Diptera, Culicidae). Annals of the Entomological Society of America. 50 (5), 40824 (1957).
- Chiu, M., Trigg, B., Taracena, M., Wells, M. Diverse cellular morphologies during lumen maturation in Anopheles gambiae larval salivary glands. Insect Molecular Biology. 30 (2), 210-230 (2021).
- MR4. Methods in Anopheles research. Center for Disease Control Available from: https://www.beiresources.org/Portals/2/ (2015)
- Wells, M. B., Andrew, D. J. Salivary gland cellular architecture in the Asian malaria vector mosquito Anopheles stephensi. Parasites & Vectors. 8, 617 (2015).
- Wells, M. B., Villamor, J., Andrew, D. J. Salivary gland maturation and duct formation in the African malaria mosquito Anopheles gambiae. Scientific Reports. 7 (1), 601 (2017).
- Wells, M. B., Andrew, D. J. Anopheles salivary gland architecture shapes plasmodium sporozoite availability for transmission. mBio. 10 (4), 01238 (2019).
- Clements, A. N. . The physiology of mosquitoes. , (1963).
- Imms, A. D. On the larval and pupal stages of Anopheles maculipennis, meigen. Parasitology. 1 (2), 103-133 (1908).
- Favia, G., et al. Bacteria of the genus Asaia stably associate with Anopheles stephensi, an Asian malarial mosquito vector. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (21), 9047-9051 (2007).
- Neira Oviedo, M., et al. The salivary transcriptome of Anopheles gambiae (Diptera: Culicidae) larvae: A microarray-based analysis. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 39 (5-6), 382-394 (2009).
- Linser, P. J., Smith, K. E., Seron, T. J., Neira Oviedo, M. Carbonic anhydrases and anion transport in mosquito midgut pH regulation. Journal of Experimental Biology. 212 (11), 1662-1671 (2009).
- Linser, P. J., et al. Slc4-like anion transporters of the larval mosquito alimentary canal. Journal of Insect Physiology. 58 (4), 551-562 (2012).
