Este protocolo descreve uma metodologia de microinjeção que temos padronizado e utilizado por vários anos para entregar quantidades específicas de ácidos nucleicos diretamente a hemolinfa de mosquitos e moscas domésticas. Este protocolo resulta em mortalidade de injeção mínima e permite medições de dose correlacionado de fecundidade.
DsRNAs sintético, usado para induzir a interferência do RNA, podem ter efeitos fenotípicos dependente de dose. Estes efeitos são difíceis de definir se o dsRNAs são entregues usando um método não-quantitativo. Entrega exata das quantidades conhecidas de ácidos nucleicos ou outros produtos químicos é fundamental para medir a eficácia do composto a ser testado e para permitir a comparação confiável entre compostos.
Aqui nós fornecemos um protocolo de microinjeção reprodutíveis, quantitativa que garante entrega exata de doses específicas de dsRNA, reduzindo a mortalidade normalmente induzida por lesão de injeção. Essas modificações incluem a adição de rodamina B, uma agulha de injeção graduado, e um método de recuperação melhorada emprestada do Isoe e Collins. Esse método permite o cálculo das respostas de dose e facilita as comparações entre compostos. Versões desse método têm sido utilizadas com sucesso em três gêneros de mosquitos, bem como moscas domésticas para avaliar a redução na fecundidade resultante de silenciamento de RNA ribossomal transcrições.
Este protocolo fornece estratégias para reduzir a vários desafios da microinjeção de insetos pequeno. Junto, mecânica entrega de dsRNAs acompanhado de verificação visual, identificação de locais eficazes para a entrega e a inclusão de um período de recuperação pós-injeção certifique-se de lesão baixa mortalidade e dosagem exata. Este protocolo também descreve um bioensaio de oviposição para determinação uniforme de efeitos sobre a fecundidade.
Entrega de biomoléculas pequenas, tais como ácidos nucleicos, para dípteros adultos tem provado para ser desafiador em Culicidae e Muscidae. Absorção oral de dsRNAs tem sido relatada para produzir esterilidade (quando alvejando genes exclusivamente expressos em testículos de adultos) e mortalidade (ao direcionamento SNF7 e um coactivator receptores esteroides) em larvas Aedes aegypti1,2 . Mortalidade também tem sido observada que visasse HSP70 em larvas de Musca domestica3. Tais efeitos fenotípicos, no entanto, não resultaram após a alimentação dsRNA para adultos Ae. aegypti em açúcar refeições4,5.
Microinjeção tem sido usada para contornar o midgut aquando da introdução de patógenos ou ácidos nucleicos, desse modo, induzindo uma resposta sistêmica5,6,7,8,9,10 . Existem várias técnicas de microinjeção, envolvendo equipamentos que vão desde aparelhos produzidos in-house que requerem medição visual do volume de injeção para injetores controlados por microprocessador que permitem a entrega automatizada de volume tão baixo quanto 2.3 nL 5 , 9 , 10 , 11. RNA interferência (RNAi) disparadores direcionamento ribosomal mRNAs, perturbar o desenvolvimento ovariano em artrópodes tão diversos como o gado carrapato Rhipicephalus microplus, os mosquitos Aedes aegypti e Culex pipiens, e a mosca doméstica Musca domestica5,9,12,13. Nestes estudos, o rompimento de oviposição de monitoramento foi essencial para determinar a eficácia do inóculo como o fenótipo pode se manifestar como cessação ou redução de progênie. Esta é uma forma de várias gerações fenótipo letal que é um efeito desejado e crítico em muitos dos métodos de controlo biológico não-tradicionais como Wolbachia –infectados introdução de machos (incompatibilidade sexual) e RNAi induzido esterilidade5 ,9,14. Tanto a mortalidade e a fecundidade de rastreamento é necessário para a caracterização e desenvolvimento de biorationals altamente específico (patógenos naturais e/ou derivados naturais)15.
Este protocolo apresenta técnicas de microinjeção detalhadas para adultos mosquitos e moscas domésticas; um processo que muitas vezes não é bem descrito na literatura. Além disso, metodologias de oviposição bioensaio para avaliar adequadamente o dsRNA efeitos sobre dípteros adultos são descritas. Estes protocolos foram desenvolvidos especificamente para o Aedes aegypti e Musca domestica , mas podem ser modificados para outras espécies.
Microinjeção é uma técnica de laboratório valioso para assegurar a entrega do dsRNA ou outros biorationals (i.e., pesticidas, vírus, microsporidia). Enquanto muitos laboratórios executam microinjeção, o montante exacto injetado é frequentemente incerto devido a limitações técnicas do sistema de entrega onde o volume entregue não é diretamente medida11. Concentração e volume entregue são parâmetros críticos que permitem o cálculo de medidas padrão de toxicológicos como CE50 ou IC50 ou definir o mínimo eficaz doses5,16. Isto é especialmente importante em estudos funcionais usando RNAi em insetos adultos, onde entrega alimentando não resulta sempre em exposição sistêmica às partículas desejadas e a dose real atravessando o intestino é claro5.
Enquanto o procedimento de microinjeção pode ser inicialmente desafiador, rápidas melhorias em precisão e velocidade e entrega são obtidas com prática e paciência. Dominar o processo de injeção em si é um investimento de tempo, mas, uma vez realizado, o procedimento produz resultados reproduzíveis e mortalidade de lesão de < 3%. O rácio de injeções bem sucedidas vai aumentar como proficiência aumenta permitindo injeção de 300 mosquitos ou moscas por dia.
Muitos dos desafios da microinjeção são devido a agulha que está sendo usada. Determinar o ponto de interrupção de agulha capilar adequada e ângulo de ponta é um aspecto desafiador do procedimento e requer alguma tentativa e erro para determinar o tamanho de abertura mais eficaz para uma dada espécie. A agulha fina mais úteis para o microinjection mosquito (~ 150 µm) é muito pequena para entregar rapidamente o maior volume injetado moscas enquanto por outro lado, a agulha maior abertura que funciona em moscas (~ 250 µm) causa lesão extensa danos para os mosquitos menores e mortalidade de injeção inaceitável. Uma agulha quebrada com uma ponta romba é muitas vezes difícil de obter através da cutícula sem dano tecidual e aumento da mortalidade. Escalas de insetos ou pedaços de tecido podem obstruir agulhas ao longo de uma experiência, por isso muitas vezes é útil ter várias agulhas puxadas se for necessária sua substituição. Descobrimos que é mais fácil de substituir uma agulha difícil, ao invés de gastar tempo para tentar esclarecer uma agulha encravada ou torcida.
Observando a solução de injeção entrando o inseto é fundamental para que injeções mal sucedidas podem ser removidas (ver passos 2.14-2.15). Adição de rodamina B para soluções de injeção fornece um visual claro para garantir que os insetos frio-encenado receber a dosagem adequada e é especialmente útil durante o treino (consulte a etapa 2.7).
Os métodos de injeção e oviposição bioensaio aqui apresentados com sucesso tem induzido o gene efeitos fenotípicos knockdown e mensuráveis em adultos Ae. aegypti e M. domestica quando usar dsRNAs projetado contra espécie ribosomal transcrições (Figura 4 e Figura 5A). Além disso, a capacidade desse método para entregar com precisão microvolumes indivíduos permite curvas dose-resposta a ser gerado para pequenas quantidades de material (tão baixo quanto 50 ng; Figura 5B). Isso é especialmente útil para métodos como triagem siRNAs ou dsRNAs, como a produção de grandes quantidades destas moléculas pode ser financeiramente inviável.
Esse método pode ser modificado para injetar agentes biológicos (vírus, bactérias, microsporidia) ou pesticidas químicos, depois de garantir que os buffers de entrega são inócuos por injeção. Como o volume de entrega é limitada pelo tamanho do inseto, produzindo concentrado testar soluções é de importância.
Para avaliar adequadamente a eficácia dsRNA, é necessário acompanhar a oviposição como fenótipos letais só podem se manifestar na descendência. Como apresentado aqui, segurando a fêmea Ae. aegypti separadamente após sangue permite para determinação do tamanho da embreagem individuais e ensaios sobre os mesmos indivíduos podem ser feito a jusante de oviposição (i.e., estudos de expressão de gene, gonotrophic adicionais ciclos, nocaute específicas de tecido) para saída reprodutiva se correlacionam com outras medidas tais como a expressão do gene. Como M. domestica geralmente ovipositar em uma resposta do grupo, incitar moscas gravid isoladas para leigos é muito trabalho intensivo e não é prático para um grande número de indivíduos de17. Portanto, um método para determinar o tamanho médio da embreagem é apresentado.
O método de microinjeção aqui apresentado fornece consistente entrega sistêmica para mosquitos e moscas domésticas. Juntamente com a mortalidade e a oviposição rastreamento bioensaios, essas ferramentas versátil podem ser usadas para avaliar os efeitos transcriptional e fenotípicos de pequenas moléculas de RNA, agentes biológicos e pesticidas tradicionais onde entrega oral não é viável.
The authors have nothing to disclose.
Os autores graças Hanayo Arimoto (US Navy), Dana Johnson, Lucy Li e Roxie White (USDA-ARS) para ajudarem com a aquisição de dados e análise. Agradecemos também os Drs Pia Olafson (USDA-ARS) e Ke Wu (Universidade da Flórida) para uma revisão crítica do manuscrito e Niklaus Hostettler (Universidade da Flórida) para filmar as imagens do microscópio. Financiamento foi fornecido pelo USDA, o projeto WII – 141C da Marinha e Marine Corps centro de saúde e o programa de proteção de caças de guerra implantado. Os financiadores não tinham qualquer papel no projeto ou direção do estudo ou desenvolvimento do manuscrito.
needle pulling | |||
vertical pipette puller | Kopf | 720 | settings: heater = 15 units, solenoid = 4 amps |
glass capillaries, 3.5" long, ID = 0.530 mm ± 25 μm, OD 1.14 mm | World Precision Instruments | 504949 | capillaries for pulling glass needles |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
microinjector station | |||
Nanoliter 2010 | World Precision Instruments | NANOLITER2010 | microinjector |
manual micromanipulator | World Precision Instruments | KITE-L | left hand KITE manipulator |
magnetic stand | World Precision Instruments | M9 | holds micromanipulator |
precision stereo zoom binocular microscope on boom stand | World Precision Instruments | PZMIII-BS | dissecting scope for microinjections |
1.5X objective | World Precision Instruments | 501377 | objective for microscope |
light LED ring | World Precision Instruments | 504134 | light ring for injection microscope |
laboratory chill table | BioQuip Products | 1431 | chill table for microinjections |
microscope slides | Fisher Scientific | 12-544-1 | for staging insects while injections |
Rhodamine B, 98+% | Acros Organics | AC296571000 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
mosquito oviposition bioassays | |||
large Petri dish | Fisher Scientific | FB0875714 | for holding staging slides |
plastic cup – 3 1/2 oz. | Dart Container Corporation | TK35 | mosquito oviposition bioassay cups |
matte tulle fabric | Joanne Fabrics | 1103068 | caps for oviposition bioassays |
blood source | locally acquired | typically bovine or live chickens | |
1 x 30mm clear edible collagen casing | Butcher and Packer | 30D02-05 | |
heavy weight seed germination paper | Anchor Paper Co | SD7615L | |
oral aspirator with HEPA filter | John W. Hock Company | 612 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
house fly oviposition bioassays | |||
4 L plastic food storage canister | Walmart | 555115143 | |
10-inch stockinette sleeve | Medonthego.com | FS15001H | |
wheat bran | locally acquired | typically found at feed stores | |
Calf Manna performance supplement | ValleyVetSupply.com | 16731 | pelleted livestock feed |
dried egg yolk | BulkFoods.com | 40506 | |
black cotton cloth | locally acquired | typically in craft supplies section | |
60 mL cup | Dart Container Corporation | P200-N |