Ce protocole décrit une méthode de microinjection que nous avons normalisé et utilisé depuis plusieurs années à livrer des quantités d’acides nucléiques spécifiques directement à l’hémolymphe des moustiques et des mouches domestiques. Ce protocole se traduit par la mortalité injection minime et permet des mesures de dose en corrélation de la fécondité.
ARN doubles brins synthétiques, utilisé pour induire l’interférence ARN, peuvent avoir des effets phénotypiques dépendantes des doses. Ces effets sont difficiles à définir si de l’ARNdb est livrés à l’aide d’une méthode non quantitatifs. Livraison précise des quantités connues d’acides nucléiques ou autres produits chimiques est essentiel pour mesurer l’efficacité de la molécule testée et pour permettre une comparaison fiable entre les composés.
Ici, nous fournissons un protocole de microinjection reproductible, quantitative qui assure la prestation exacte des doses précises de dsRNA, réduisant le taux de mortalité généralement induite par injection blessure. Ces modifications comprennent l’ajout de la Rhodamine B, une aiguille à injection graduée, et une méthode de récupération améliorée emprunté Isoe et Collins. Cette méthode permet le calcul des doses réponses et facilite les comparaisons entre les composés. Les versions de cette méthode ont été utilisées avec succès sur trois genres de moustiques, mais aussi des mouches domestiques afin d’évaluer la réduction de la fécondité résultant de silençage génique de transcription de l’ARN ribosomique.
Ce protocole fournit des stratégies de réduction de plusieurs défis de petite insecte microinjection. Livraison ensemble, mécanique de dsRNA accompagnée d’une vérification visuelle, identification des sites efficaces pour la livraison et l’inclusion d’une période de récupération après l’injection assurer un dosage précis et mortalité faible préjudice. Ce protocole décrit également un essai biologique de ponte pour uniforme détermination des effets sur la fécondité.
Livraison petits biomolécules, tels que les acides nucléiques, de diptères adultes s’est avéré pour être difficile dans les Culicidae et Muscidae. L’absorption orale de dsRNA a été signalée pour produire la stérilité (en ciblant exclusivement les gènes exprimés dans les testicules des adultes) et la mortalité (lors du ciblage de SNF7 et un de stéroïdes récepteur) dans les larves d’Aedes aegypti1,2 . La mortalité a également été observée lors du ciblage de HSP70 en larves Musca domestica3. Cependant, ces effets phénotypiques, n’ont pas abouti après s’être nourries ARNdb pour adultes Ae. aegypti en sucre repas4,5.
Microinjection a été utilisée pour contourner l’intestin moyen lors de l’introduction d’agents pathogènes ou les acides nucléiques, induisant ainsi une réponse systémique5,6,7,8,9,10 . Il existe des plusieurs techniques de microinjection, impliquant des équipements allant des appareils produits internes nécessitant une mesure visuelle du volume d’injection aux injecteurs contrôlé par microprocesseur qui permettre la livraison automatisée des volumes aussi bas que 2.3 nL 5 , 9 , 10 , 11. RNA interférence (ARNi) déclencheurs ciblant l’ARNm ribosomique, perturber le développement ovarien chez les arthropodes aussi divers que la tique du bétail Rhipicephalus microplus, les moustiques Aedes aegypti et Culex pipiens, et la mouche domestique, Musca domestica5,9,12,13. Dans ces études, la perturbation de la ponte de surveillance était essentielle pour déterminer l’efficacité de l’inoculant comme le phénotype peut-être se manifester comme la cessation ou la réduction de la descendance. Il s’agit d’une forme de multigénérationnelle phénotype létale qui est un effet critique et désiré dans un grand nombre des méthodes non traditionnelles de lutte biologique comme Wolbachia –infecté introduction mâles (incompatibilité sexuelle) et Arni induit la stérilité5 ,9,14. Suivi de la mortalité et fécondité est nécessaire pour le caractériser et le développement de biorationals très spécifique (pathogènes naturels ou naturels dérivés)15.
Ce protocole présente les techniques de microinjection détaillées pour les moustiques adultes et mouches domestiques ; un processus qui n’est souvent pas bien décrite dans la littérature. En outre, méthodes d’essai biologique Ponte pour évaluer adéquatement les effets de dsRNA sur diptères adultes sont décrits. Ces protocoles ont été développés spécifiquement pour les Aedes aegypti et Musca domestica , mais peuvent être modifiés pour d’autres espèces.
Microinjection est une technique de laboratoire précieux pour assurer la livraison de dsRNA ou autres biorationals (c.-à-d., pesticides, virus, microsporidies). Alors que de nombreux laboratoires effectuent la microinjection, le montant exact injecté est souvent incertaine en raison des limitations techniques du système où le volume livré n’est pas mesurée directement11. Concentration et volume livré sont des paramètres essentiels qui permettent de calculer des mesures toxicologiques standard tels que CE50 ou CI50 ou pour définir un minimum efficace doses5,16. Ceci est particulièrement important dans les études fonctionnelles à l’aide d’Arni chez les insectes adultes, où livraison en se nourrissant n’entraîne pas toujours une exposition systémique aux particules souhaitées et la dose réelle traversant l’intestin moyen est peu claire5.
Tandis que la procédure de microinjection peut être difficile au départ, améliorations rapides en précision de vitesse et de la livraison sont obtenues avec la pratique et de la patience. Maîtriser la procédure d’injection elle-même est un investissement de temps, mais, une fois accomplies, la procédure produit des résultats reproductibles et la mortalité de la blessure de < 3 %. Le ratio d’injections réussies augmentera à mesure que la compétence augmente ce qui permet l’injection de 300 moustiques ou vole par jour.
Bon nombre des défis de microinjection résultent de l’aiguille utilisée. Déterminer la bonne aiguille capillaire point de rupture et l’angle de pointe est un aspect difficile de la procédure et nécessite quelques essais et erreurs pour déterminer la taille d’ouverture plus efficace pour une espèce donnée. La fine aiguille plus utile pour le microinjection de moustique (~ 150 µm) est trop petit pour livrer rapidement le plus grand volume injecté alors que l’inverse, l’aiguille plus grande ouverture que fonctionne sur les mouches (~ 250 µm) provoque des dommages aux petits moustiques, les mouches et la mortalité inacceptable d’injection. Une aiguille cassée avec une pointe émoussée est souvent difficile d’obtenir à travers la cuticule sans lésions tissulaires et une mortalité accrue. Échelles insectes ou des morceaux de tissus peut obstruer les aiguilles au cours d’une expérience, il est souvent utile d’avoir plusieurs aiguilles tirés si le remplacement est nécessaire. Nous avons trouvé qu’il est plus facile de remplacer une aiguille difficile plutôt que de passer du temps à essayer de dégager une aiguille coincée ou encrassée.
Observant la solution injectable entrer l’insecte est essentiel pour que les injections infructueuses peuvent être retirées (voir étapes 2.14-2,15). Ajout de la rhodamine B aux solutions d’injection fournit un visuel clair afin que la mise en scène froide insectes reçoivent le bon dosage et est particulièrement utiles en pratiquant (voir étape 2.7).
Les méthodes d’essai biologique injection et Ponte présentées ici ont induit avec succès gène coup de masse et mesurables des effets phénotypiques adultes Ae. aegypti et M. domestica qu’à ARN doubles brins conçus contre chaque espèce ribosomique transcription (Figure 4 et Figure 5 a). De plus, la capacité de cette méthode pour fournir avec précision microvolumes d’individus permet des courbes de réponse de dose à générer pour de petites quantités de matière (aussi bas que 50 ng ; Figure 5 b). Ceci est particulièrement utile pour les méthodes comme le dépistage des siARN ou ARN doubles brins, comme produisant de grandes quantités de ces molécules peut être prohibitif.
Cette méthode peut être modifiée pour injecter des agents biologiques (virus, bactéries, microsporidies) ou des pesticides chimiques, après s’être assuré que les mémoires tampons de livraison sont inoffensifs par injection. Volume de livraison est limitée par la taille de l’insecte, produisant des concentrés solutions de test sont important.
Pour évaluer correctement l’efficacité de l’ARNdb, il faut suivre également Ponte phénotypes mortelles peuvent se manifester seulement dans la descendance. Tel que présenté ici, tenant femelle Ae. aegypti séparément après la saignée permet de détermination de la taille individuelle embrayage et des tests complémentaires sur les mêmes personnes peuvent se faire en aval de la ponte (c.-à-d., des études d’expression génique, gonadotropes supplémentaires cycles, knockdown spécifiques de tissus) à la capacité reproductrice en corrélation avec d’autres mesures telles que l’expression des gènes. Comme M. domestica pondent généralement dans une réponse de groupe, incitation isolés mouches gravides à poser est travail très intensif et pas pratique pour un grand nombre d’individus17. Par conséquent, une méthode pour déterminer la taille de la ponte moyenne est présentée.
La méthode de microinjection présentée ici fournit délivrance systémique cohérente aux moustiques et mouches domestiques. Associée à la mortalité et de la ponte, suivi des essais biologiques, ces outils polyvalents peuvent servir à évaluer les effets phénotypiques et transcriptionnelles de petites molécules d’ARN, des agents biologiques et les pesticides traditionnels où l’administration par voie orale n’est pas viable.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs remercient Hanayo Arimoto (US Navy), Dana Johnson, Lucy Li et Roxie White (USDA-ARS) pour aident avec l’acquisition de données et d’analyse. Nous remercions également les Drs Pia Olafson (USDA-ARS) et Ke Wu (Université de la Floride) examen critique du manuscrit et Niklaus Hostettler (Université de la Floride) pour filmer les images de microscope. Financé par l’USDA, le projet WII – 141C de la marine et Marine Corps Public Health Center et le programme de Protection des combattants déployés guerre. Les bailleurs de fonds n’avaient aucun rôle dans la conception ou de la direction de l’étude ou de développement du manuscrit.
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 |