ניתוח וחיסון של בלוטות הרוק של Larval מ אנופלס גמביה יתושים
Summary
בלוטת הרוק של היתושים הבוגרים (SG) נדרשת להעברת כל הפתוגנים המועברים על ידי יתושים למארחים האנושיים שלהם, כולל וירוסים וטפילים. וידאו זה מדגים בידוד יעיל של SGs מן הזחל (L4) שלב אנופלס גמביה יתושים והכנת L4 SGs לניתוח נוסף.
Abstract
בלוטות רוק יתושים (SGs) הן איבר שער נדרש להעברת פתוגנים המועברים על ידי חרקים. סוכנים הגורמים למחלות, כולל וירוסים וטפילי פלסמודיום הגורמים למלריה, מצטברים בחללי ההפרשה של תאי SG. כאן, הם מוכנים לשידור למארחים החולייתיים שלהם במהלך ארוחת דם לאחר מכן. כמו בלוטות למבוגרים טופס כמו פירוט של שאריות ניצן צינור SG זחלים הנמשכים מעבר היסטוליזה SG pupal מוקדם, זחל SG הוא יעד אידיאלי להתערבויות המגבילים את העברת המחלה. הבנת פיתוח הזחלים SG יכולה לעזור לפתח הבנה טובה יותר של המורפולוגיה וההתאמות התפקודיות שלה ולסייע בהערכת התערבויות חדשות המכוונות לאיבר זה. פרוטוקול וידאו זה מדגים טכניקה יעילה לבידוד, תיקון והכתמת SGs זחלים מיתושי אנופלס גמביה. בלוטות ניתחו מזחלים בתמיסת אתנול 25% קבועים בתערובת חומצה אצטית מתנול-קרחוני, ואחריה שטיפת אצטון קרה. לאחר כמה שטיפות מלוחות פוספט (PBS), SGs יכול להיות מוכתם עם מגוון רחב של צבעי סמן ו / או אנטיזרים נגד חלבונים מבוטאים SG. שיטה זו לבידוד זחל SG יכול לשמש גם כדי לאסוף רקמה עבור ניתוח הכלאה במקום, יישומים שעתוק אחרים, ומחקרים פרוטאומיים.
Introduction
מלריה היא איום גדול על בריאות הציבור הגורמת לכמעט 230 מיליון זיהומים וכ -409,000 מקרי מוות בשנת 20191. רוב מקרי המוות הם באפריקה שמדרום לסהרה והם נגרמים על ידי הטפיל פלסמודיום פאלציפארום, אשר וקטור החרקים שלו הוא אנופלס גמביה, הנושא של הדגמת וידאו זו. למרות שהמספרים מצביעים על ירידה משמעותית בשיעור התמותה השנתי מאז תחילת המאה (>300,000 פחות מקרי מוות שנתיים), הירידה המבטיחה בשיעורי המחלות שנצפו בין השנים 2000 ל -2015 מתחדדת, מה שמצביע על הצורך בגישות חדשות להגבלת העברת המחלה2. בין אסטרטגיות נוספות מבטיחות לשליטה ואולי חיסול מלריה הוא מיקוד קיבולת וקטור יתושים באמצעות CRISPR / Cas9 מבוסס עריכת גנים וכונןגנים 3,4,5. ואכן, זה מיקוד של וקטור יתוש (באמצעות שימוש מורחב של כילות הקשורות קוטלי חרקים לאורך זמן) כי יש את ההשפעה הגדולה ביותר על הפחתת העברת המחלה6.
נקבות יתושים רוכשות גמטוציטים מפלסמודיום מאדם נגוע במהלך ארוחת דם. לאחר הפריה, התבגרות, חציית אפיתל midgut, התרחבות האוכלוסייה, וניווט hemocoel המארחים יתושים מחויב שלהם, מאות עד עשרות אלפי sporozoites פלסמודיום לפלוש SGs יתוש ולמלא את חללי הפרשה של תאי הפרשה המרכיבים. ברגע שהם בתוך חללי ההפרשה, לטפילים יש גישה ישירה לצינור הרוק ולכן הם צפויים להעביר למארח בעל חוליות חדש על ארוחת הדם הבאה. מכיוון ש-SGs הם קריטיים להעברת ספורוזויטים הגורמים למלריה למארחים האנושיים שלהם, ומחקרי מעבדה מראים כי SGs אינם חיוניים להאכלת דם, הישרדות יתושים או פוריות7,8,9, הם מייצגים יעד אידיאלי לאמצעי חסימת שידור. SGs יתוש מבוגר טופס כהרחבה של “ניצן צינור” שרידים SGs זחל הנמשכים מעבר מוקדם SG היסטוליזה10, מה שהופך את זחל SG יעד אידיאלי להתערבויות כדי להגביל את העברת המחלה בשלב למבוגרים.
אפיון השלב הזחלי של פיתוח SG יכול לעזור לפתח לא רק הבנה טובה יותר של המורפולוגיה שלה והתאמות פונקציונליות, אלא גם יכול לסייע בהערכת התערבויות חדשות המכוונות לאיבר זה באמצעות עריכת גנים של רגולטורים מרכזיים של SG. כי כל המחקרים הקודמים של ארכיטקטורת בלוטת הרוק זחל קדמו חיסוני וטכניקות הדמיה מודרניות10,11, פיתחנו פרוטוקול לבידוד והכתמת בלוטות רוק עם מגוון של נוגדנים וסמני תאים12. וידאו זה מדגים גישה זו להפקה, קיבעון, והכתמה של SGs זחל מ זחלי אנופלס גמביה L4 עבור הדמיה קונפוקלית.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפרוטוקול המתואר כאן הותאם מפרוטוקול ניתוח Drosophila SG ופרוטוקול ניתוח יתושיםלמבוגרים 14,15,16. עם זאת, רוב הסמנים לא חדרו את קרום המרתף (נתונים לא הראו) בעת שימוש בשיטות הניתוח למבוגרים והכתמת SG. התאמות של הפרוטוקול למבוגרים כללו לנתח את הבלוטו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות למכון ג’ונס הופקינס לחקר המלריה על הגישה והגידול של זחלי א. גמביה.
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).
