Este protocolo describe una metodología de microinyección que hemos estandarizado y utilizado durante varios años a entregar cantidades específicas de ácidos nucleicos directamente a la hemolinfa de los mosquitos y las moscas de casa. Este protocolo da lugar a mortalidad mínima inyección y permite dosis correlacionadas medidas de fecundidad.
DsRNAs sintéticos, utilizados para inducir la interferencia de ARN, pueden tener efectos fenotípicos dependiente de la dosis. Estos efectos son difíciles de definir si los dsARNs se entregan mediante un método no cuantitativo. Entrega exacta de cantidades conocidas de los ácidos nucleicos u otros productos químicos es fundamental para medir la eficacia del compuesto sometido a prueba y para permitir una comparación fiable entre compuestos.
Aquí proporcionamos un protocolo reproducible, cuantitativa microinyección que asegura la entrega exacta de dosis específicas de dsRNA, reducción de la mortalidad normalmente inducida por la inyección de lesión. Estas modificaciones incluyen la adición de la RHODAMINA B, una aguja de inyección se graduó, y un método de recuperación mejorado tomado de Isoe y Collins. Este método permite el cálculo de respuestas dosis y facilita las comparaciones entre compuestos. Versiones de este método se han utilizado con éxito en tres géneros de mosquitos y moscas de la casa para evaluar la reducción en fecundidad resultantes de silenciamiento del gen de transcripciones de ARN ribosómico.
Este protocolo proporciona estrategias para reducir varios desafíos de microinyección de insectos pequeños. Junta, mecánica entrega de dsRNAs acompañado de una verificación visual, identificación de localizaciones efectivas para la entrega y la inclusión de un período de recuperación después de la inyección Asegúrese de dosificación precisa y lesiones baja mortalidad. Este protocolo también describe un bioensayo de oviposición para la determinación uniforme de efectos sobre la fecundidad.
Entrega pequeñas biomoléculas, como los ácidos nucleicos, para dípteros adultos ha demostrado para ser un desafío en Culicidae y Muscidae. La absorción oral de dsARNs se ha divulgado para producir esterilidad (cuando dirigida exclusivamente a los genes expresados en los testículos de los adultos) y mortalidad (cuando se SNF7 y un coactivator del receptor esteroide) en larvas de Aedes aegypti1,2 . La mortalidad también se ha observado cuando se HSP70 en larvas de Musca domestica3. Sin embargo, tales efectos fenotípicos, no han resultado después de la alimentación dsARN a adultos de Ae. aegypti en azúcar comidas4,5.
Microinyección ha sido utilizado para burlar el midgut introducción de patógenos o los ácidos nucleicos, así inducir una respuesta sistémica5,6,7,8,9,10 . Existen varias técnicas de microinyección, con equipos que van desde aparatos producidos interna que requieren medición visual del volumen de inyección a los inyectores controlados por microprocesador que permiten la entrega automatizada de volúmenes tan bajos como 2,3 nL 5 , 9 , 10 , 11. RNA de interferencia (ARNi) disparadores a mRNAs ribosomal, interrumpir el desarrollo ovárico en artrópodos tan diversos como la garrapata Rhipicephalus microplus, los mosquitos Aedes aegypti y Culex pipiens, y la mosca doméstica Musca domestica5,9,12,13. En estos estudios, la interrupción de oviposición de monitoreo era esencial para determinar la eficacia de los inoculantes el fenotipo puede manifestar como terminación o reducción de la progenie. Esta es una forma de fenotipo letal multigeneracional que es infectado de un efecto crítico y deseado en muchos de los métodos de control biológico no tradicionales como Wolbachia –introducción de los machos (incompatibilidad sexual) y ARNi inducida por esterilidad5 ,9,14. Seguimiento de la mortalidad y la fecundidad es necesaria para la caracterización y desarrollo de biorationals altamente específico (patógenos de origen natural o derivados naturales)15.
Este protocolo presenta técnicas de microinyección detallada para adultos mosquitos y moscas de la casa; un proceso que a menudo no está bien descrito en la literatura. Además, se describen métodos de bioensayo de oviposición para evaluar adecuadamente los efectos de dsARN en dípteros adultos. Estos protocolos fueron desarrollados específicamente para Aedes aegypti y Musca domestica pero pueden ser modificados para otras especies.
Microinyección es una técnica de laboratorio valiosa para asegurar el suministro de dsRNA u otros biorationals (es decir, pesticidas, virus, microsporidia). Mientras que muchos laboratorios realizan microinyección, la cantidad exacta que se inyecta es a menudo confusa debido a las limitaciones técnicas del sistema donde el volumen no es medido directamente11. Concentración y el volumen son parámetros críticos que permiten el cálculo de medidas estándares toxicológicas como CE50 o CL50 o definir la mínima eficaz dosis de5,16. Esto es especialmente importante en los estudios funcionales mediante RNAi en insectos adultos, donde entrega por alimentación no siempre resulta en la exposición sistémica a las partículas deseadas y la dosis real cruzando el intestino medio es claro5.
Mientras que el procedimiento de microinyección puede ser inicialmente difícil, rápidas mejoras en la precisión de velocidad y entrega se logran con práctica y paciencia. Dominar el procedimiento de la inyección es una inversión de tiempo, pero, una vez logrado, el procedimiento produce resultados repetibles y la mortalidad de la lesión de < 3%. La relación de las inyecciones de éxito aumentará competencia aumenta permitiendo la inyección de 300 mosquitos o moscas por día.
Muchos de los desafíos de la microinyección son debido a la aguja que se utiliza. Determinar el punto de quiebre de aguja capilar adecuada y el ángulo de punta es un aspecto difícil del procedimiento y requiere algún ensayo y error para determinar el tamaño de apertura más eficaz para una determinada especie. La aguja fina más útil para la microinyección de mosquito (~ 150 μm) es demasiado pequeña para entregar rápidamente el volumen más grande que se inyecta en moscas mientras que por el contrario, la aguja más grande apertura de que trabajos sobre moscas (250 μm) causa daño extenso de la lesión a los mosquitos más pequeños y mortalidad inaceptable de la inyección. Una aguja con una punta Roma es a menudo difícil de obtener a través de la cutícula sin daño tisular y aumento de la mortalidad. Insectos escamas o piezas de tejido pueden obstruir las agujas en el transcurso de un experimento, por lo que a menudo es útil tener varias agujas tiradas si es necesario reemplazar. Hemos encontrado que es más fácil reemplazar una aguja difícil en lugar de dedicar tiempo a tratar de limpiar una aguja atascada o defectuosa.
Observar la solución de la inyección en el insecto es fundamental para que las inyecciones pueden eliminarse (ver pasos 2.14 2.15). Rodamina B además soluciones de inyección ofrece una visual clara para asegurar que los insectos etapas de frío recibe la dosis correcta y es especialmente útiles mientras practicaba (ver paso 2.7).
Los métodos de bioensayo inyección y oviposición presentados aquí han inducido con éxito gene precipitación y medibles efectos fenotípicos en adultos de Ae. aegypti y M. domestica cuando usando los dsRNAs diseñado contra específicos ribosomal transcripciones (figura 4 y figura 5). Además, la capacidad de este método para proporcionar con precisión microvolúmenes a individuos permite curvas de dosis respuesta generar pequeñas cantidades de material (tan bajo como 50 ng; Figura 5B). Esto es especialmente útil para métodos como la detección de siRNAs o dsRNAs, como la producción de grandes cantidades de estas moléculas puede ser prohibitiva.
Este método puede ser modificado para inyectar agentes biológicos (virus, bacterias, microsporidia) o pesticidas químicos, después de asegurarse de que cualquier búferes de entrega son inocuos por inyección. Volumen de la entrega está limitado por el tamaño del insecto, produciendo concentrado soluciones de prueba es de importancia.
Evaluar la eficacia de dsARN adecuadamente, es necesario seguir oviposición como fenotipos letal sólo pueden manifestarse en la progenie. Tal como se presenta aquí, sosteniendo hembra Ae. aegypti por separado después de blooding permite determinación del tamaño del embrague individuales y pruebas adicionales en el mismo individuo pueden hacerse después del oviposition (es decir, estudios de expresión génica, adicional gonotrophic ciclos, caída específica de tejido) para correlacionar la reproducción con otras medidas como la expresión génica. M. domestica generalmente ovipositan en una respuesta del grupo, incitar a moscas grávidas aislados para poner es muy mano de obra intensiva y no es práctico para un gran número de individuos17. Por lo tanto, se presenta un método para determinar el tamaño promedio de la nidada.
El método de microinyección presentado proporciona entrega sistémica constante a los mosquitos y las moscas de casa. Junto con la mortalidad y la oviposición seguimiento pruebas biológicas, estas herramientas versátiles pueden utilizarse para evaluar los efectos transcripcionales y fenotípicos de pequeñas moléculas de ARN, agentes biológicos y pesticidas tradicionales donde la administración oral no es viable.
The authors have nothing to disclose.
Los autores agradecen Hanayo Arimoto (US Navy), Dana Johnson, Lucy Li y Roxie White (USDA-ARS) para ayudan con la adquisición de datos y análisis. También agradecemos a los doctores Pia Olafson (USDA-ARS) y Ke Wu (Universidad de Florida) para una revisión crítica del manuscrito y Niklaus Hostettler (Universidad de Florida) para filmar las imágenes de microscopio. La financiación fue proporcionada por el USDA, el WII – 141C proyecto de la marina de guerra y centro de salud de pública de cuerpo de Marina y el programa de protección de combatientes de la guerra desplegada. Los fundadores no tenían ningún papel en el diseño o la dirección del estudio o el desarrollo del 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 |