모기 유 충에서 유전자의 기능 분석에 대 한 유전자 납품 벡터로 재조합 모기 Densovirus의 사용

Summary

우리는 비 결함 재조합 Aedes aegypti densovirus (AaeDV) vivo에서 전달 시스템을 개발 하는 인공 intronic 작은 RNA 식 전략을 사용 하 여 보고 합니다. 건설, 포장, 및 애벌레 감염에 관해서는 뿐만 아니라 rAaeDV 벡터의 정량 분석에 대 한 자세한 절차를 설명 합니다.

Abstract

Vivo에서 microinjection 개별 모기의 유전자 기능 분석을 위한 가장 일반적으로 사용 되 진 전송 기술입니다. 그러나,이 방법을 기술적으로 요구 하는 작업이 더 필요 하 고 그들의 작은 크기, 상대적으로 얇고 깨지기 쉬운 표 피 및 높은 사망률, 그것의 응용 프로그램을 제한 하는 애벌레에서 사용 하는 경우에 특히 복잡 한 절차를 포함. 반면, 유전자 배달에 대 한 바이러스 성 벡터 extracellular와 세포 장벽을 극복 하 개발 되었습니다. 이러한 시스템 쉬운 조작, 높은 유전자 전달 효율, 유전자 발현의 장기적인 유지 관리 및 영구 효과 vivo에서생산 하는 것의 이점이 있다. 모기 densoviruses (MDVs)는 효과적으로 모기 세포;로 외국 핵 산을 제공할 수 있는 모기 관련, 작은 단일 가닥 DNA 바이러스 그러나, 교체 또는 일반적으로 재조합 바이러스를 만드는 외국 유전자의 삽입으로 배달 벡터가이 바이러스의 개발에 장애가 포장 또는 복제 능력의 손실을 발생 합니다.

여기, 우리가 아닌 결함 재조합 Aedes aegypti densovirus (AaeDV) vivo에서 전달 시스템을 개발 하는 인공 intronic 작은 RNA 식 전략을 사용 하 여 보고 합니다. 건설, 포장 및 rAaeDV 벡터의 정량 분석 그리고 애벌레 감염에 대 한 자세한 절차를 설명 합니다.

이 학문은 설명 한다, 처음으로 비 결함 재조합 MDV 마이크로 RNA (miRNA) 식 시스템 개발, 따라서 모기에서 유전자의 기능 분석을 위한 강력한 도구를 제공 하 고 기본 설정의 타당성은 모기 품 어진 질병을 제어 하기 위한 바이러스 paratransgenesis의 응용 프로그램. 우리는 Aedes albopictus 1^세인트 탈피 애벌레 감염 될 수 쉽게 그리고 효과적으로 사이트를 사육 하는 애벌레의 물 본문에 바이러스를 도입 하 여와 개발된 rAaeDVs overexpress 또는 노크 하는 데 사용 될 수 입증 된 유전자 모기의 기능 분석을 위한 도구를 제공 하는 유 충에 특정 대상 유전자의 표현.

Introduction

모기-품 어진 질병 말라리아, 황열병, 뎅기열, zika 발열 등은 계속 글로벌 전염 성 질병 부담^1,2의 중요 한 일부분을 담당 하는 주요 국제 공중 보건 문제입니다. 벡터에 대 한 응답에 사용 된, 전통적인 살충제 모기 품 어진 질병의 예방에 대 한 지속 가능한 통합된 모기 제어 전략의 주요 구성 요소입니다. 그러나, 이러한 전략 상대적으로 효과 없는 또는 관련된 부정적인 환경에 미치는 영향 뿐만 아니라 모기 인구^3,4내성의 진화로 인해 원하지 않는 것을 입증 했다. 이러한 이유로, 모기의 다른 방법에 대 한 긴급 한 필요 제어 및 불 임 남성 모기를 생산 하는 유전자 변형 방법의 사용 이며 병원 체 저항 모기의 릴리스 유망한 새로운 제어 전략으로 발현. 개발 효과적인 새로운 컨트롤 방법, vivo에서 유전자 전달 모기 유전자 기능의 포괄적인 분석에 대 한 안전 하 고 효과적인 방법으로 필요한 같은.

플라스 미드 DNA, 더블의 직접 microinjection RNA (dsRNA) 좌초 또는 작은 간섭 RNA (siRNA)는 가장 일반적으로 사용 되 vivo에서 유전자 전달 방법 모기에. 사실, 모기의 유전자 변형 종자의 생산 여전히 태아 microinjection^5,,67의 과정에 의존 합니다. 그러나, microinjection는 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째,이 기술은 기술적으로 요구 하 고 복잡 한 절차를 포함 한다. 둘째, 주입 하면 태아, 애벌레, pupae, 및 성인 대상 생물의 생존에 직접적인 영향을 실제 모욕. 셋째, 대부분 수 중 서식 지에서 살고 먹 운동 특성을가지고 있기 때문에 microinjection에 대 한 모기 유 충을 무력화 하기가 어렵습니다. 넷째, 1^st-2^nd 탈피 애벌레의 크기는 10-에 20 배 작은 4^번째 보다 탈피 및 오래 된 애벌레, 그리고 전 손톱 더 섬세 한. 이러한 기능 1^st-2^nd 탈피 애벌레 이전 단계에서 그들에 비해 조작 하기 어려울. 결합, 이러한 요소는 애벌레 (약 5%) 성인⁸에 비해 감소 후 주입 생존 율에 기여 한다. 바이러스 성 기반 전달 시스템 관련된 extracellular와 세포 장벽을 극복 하기 위해 개발 되었습니다. 이러한 시스템 쉬운 조작, 높은 변환 효율, 장기와 강력한 식의 수준과 영구 효과 vivo에서생산 하는 것의 이점이 있다. 따라서, 유전자 전달 시스템 활용 레트로 바이러스, lentiviruses, adenoviruses 널리 되었습니다 사용 모델 종 inmammalian 세포 라인. Sindbis 바이러스 식 시스템 이전 성인 모기;에 유전자 기능을 분석 하는 데 사용 되었다는 그러나 biosafety 관심사 외, 주입은 여전히 바이러스 감염⁹필요한 과정. DsRNA 해결책에 애벌레를 몸을 담글 하 여 구두 납품은으로 알려졌다 이전 가능한 전달 방법으로, 비록 작은 RNA 기능 분석¹⁰위해 적당 하다. 그래서, 효과적인 바이러스 전달 방법 아직도 모기에 대 한 개발 해야 합니다.

모기 densoviruses (MDVs) Parvoviridae, 그리고 Brevidensovirus¹¹속에서 하나를 제외한 모든가 Densovirinae subfamily의 일부입니다. MDV virions 비 싸여 있으며 단일 가닥 DNA (ssDNA) 게놈과 icosahedral capsid의 구성 (20 nm 직경에서). 바이러스 성 게놈 크기에 약 4kb 이며 호스트 세포의 핵 내에서 복제 됩니다. MDVs 환경에서 상대적으로 안정 하 고 모기에 대 한 높은 특이성으로 좁은 호스트 범위를 보여. 이 바이러스를 확산 하 고 모기 인구에서 자연스럽 게 지속 가능성 있고 거의 모든 장기와 조직 midgut, 말 tubules, 뚱뚱한 몸, 근육, 신경, 그리고 침 샘¹²를 포함 하 여 이러한 곤충의 침입 수 있습니다.

그대로 MDV 유전자를 플라스 미드 기반의 전염 성 클론; 생성 하 플라스 미드 벡터에 subcloned 수 있습니다. 이러한 모기 세포에 배달, 바이러스 성 게놈 플라스 미드 벡터에서 추출 되 고 전염 성 바이러스 입자를 생산 됩니다. MDV 작은 ssDNA 게놈 있기 때문에, 전염 성 클론은 쉽게 건설 하 고 바이러스 성 게놈 쉽게 조작된^11,13를 수 있습니다. 이러한 특성 모기 생물학 검토를 위해 귀중 한 에이전트 MDV 확인 합니다. 그러나, 바이러스 성 게놈 시퀀스의 거의 모든 바이러스 확산을 위해 필수적 이다, 때문에 교체를 통해 재조합 바이러스의 생성 또는 외국 유전자의 삽입 하면 손실 바이러스 성 포장 및/또는 복제 능력에 만듭니다 있는 유전자 납품 벡터로 MDVs의 개발에 대 한 장벽 했다. 여기, 우리는 인공 intronic 작은 RNA 식 전략을 사용 하 여 시스템을 개발 비 결함 rAaeDV vivo에서 RNA 배달은 쉽게 플라스 미드 건설의 이점 및 생성할 수 있는 기능 바이러스의 유지 보수를 보고 야생 형 바이러스에 대 한 필요 없이 호스트 세포에 안정적이 고 장기적인 식입니다. 또한이 메서드는 애벌레의 쉬운 변환에 대 한 수 있습니다.

다음 단계에 대 한 프로토콜은이 연구에서 설명 하는: 1) rAaeDVs 인코딩 intronic 작은 RNA 식 카세트, C6/36 포장 셀을 사용 하 여 재조합 바이러스 입자의 2) 생산의 디자인 라인, 셀 무료의 3) 정량 분석 rAaeDV 게놈 숫자, 및 4 복사) Ae albopictus 애벌레 애벌레 서식 지의 물 몸으로 바이러스의 직접 소개에 의해의 감염. 전반적으로,이 작품에는 특정 작은 RNAs 또는 대상 유전자 overexpressed 하거나 수 개발된 MDV 전달 시스템을 사용 하 여 모기 애벌레에 뜨 시연 했다.

Protocol

모든 프로토콜 윤리 위원회의 남부 의료 대학에 의해 승인 했다. 1. 인공 Intron 설계 참고:이 작업에 사용 되는 인공 intron는 65 길이, 및 순서에 혈압이 5 '-GTAAGAGTCGATCGACGCGTTACTAACTGGTACCTCTTCTTTTTTTTTTGATATCCTGCAG-3 '. Hpa 배치 나 제한 사이트 인공 intron의 양쪽 끝에 그래서 그 Hpa 나 소화 플라스 미드 ( 그림 1</stro…

Representative Results

RAaeDV 건설을 위한 전략결함이 rAaeDV 벡터 모기 애벌레에 DsRed 유전자를 표현 하기 위해 생성 되었습니다. 결과 플라스 미드 부사장 단백질 삭제 (그림 1A) 함께 NS1 DsRed 융합 단백질 카세트를 포함. rAaeDV 미르에 대 한 식 구문을 포함 하는 플라스 미드, 미르 스폰지, shRNA 및 amiRNA 설계 되었습니다 ( 그림 1…

Discussion

그것은 두 rAaeDV 건설을 제한 하는 주요 장벽을 극복 하는 것이 중요입니다. 첫 번째 결함 재조합 바이러스의 생산 이다. 그것은 알려졌다 적절 하 게 표현 하는 벡터 크기의 GFP 단백질; 전갈 곤충 전용 neurotoxins20 등 외국 유전자 MDV를 사용할 수 있습니다. 그러나, 건설 전략에 MDV ORFs 삽입 또는 세 유전자를 대체 하는 일단 virions 형성할 수 없습니다 독립적으로 도우미 플라스 미드 누락 된 필수적인 ?…

Materials

Centrifuge machine	Thermo Scientific	75004260
Centrifuge System	Beckman Coulter	363118
GeneJET Gel Extraction Kit	Thermo Scientific	K0691
E.Z.N.A. Plasmid Midi Kit	Omega Biotech	D6904
Purified Agar	OXOID	LP0028A
FastAP Thermosensitive Alkaline Phosphatase (1 U/µL)	Thermo Scientific	EF0651
FastDigest HpaI	Thermo Scientific	FD1034
FastDigest XbaI	Thermo Scientific	FD0684
T4 DNA Ligase (5 U/µL)	Thermo Scientific	EL0011
TransStbl3 Chemically Competent Cell	Beijing Transgen Biotech	CD521-01
Ampicillin	Beijing Tiangen Biotech	RT501
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium	Gibco， Life Technologies	21875109
Fetal Bovine Serum（ Australia Origin）	Gibco， Life Technologies	10099141
penicillin/streptomycin	Gibco， Life Technologies	15070063
Lipofectamine 2000 Transfection Reagent	Invitrogen，Life Technologies	11668019
Proteinase K	Promega	MC5008
DNase I (RNase-free)	Invitrogen，Life Technologies	AM2222
SuperReal PreMix Plus (SYBR Green)	Beijing Tiangen Biotech	FP205