A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
هنا نقدم بروتوكول لحقن بيض الكريكيت، وهي تقنية التي تعمل كطريقة تأسيسية في العديد من التجارب في الكريكيت، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، تدخل الحمض النووي الريبي والتلاعب الجينومي.
تغيير وظيفة الجينات في كائن حي النامية أمر أساسي لأنواع مختلفة من التجارب. في حين تم تطوير أدوات وراثية قوية للغاية في أنظمة النماذج التقليدية، فإنه من الصعب التعامل مع الجينات أو رسول RNA (mRNA) في معظم الكائنات الحية الأخرى. وفي الوقت نفسه، تعتمد النُهج التطورية والمقارنة على استكشاف وظيفة الجينات في العديد من الأنواع المختلفة، مما يستلزم تطوير وتكييف تقنيات التلاعب بالتعبير خارج نطاق الحشرات حالياً. الانواع. يصف هذا البروتوكول طريقة لحقن الكواشف في بيض الكريكيت لاختبار آثار التلاعب معين على التنمية الجنينية أو اليرقات. يتم وصف تعليمات حول كيفية جمع وحقن البيض مع الإبر البكرة. هذه التقنية واضحة نسبيا مرنة ويمكن أن تتكيف مع الحشرات الأخرى. يمكن للمرء جمع وحقن العشرات من البيض في تجربة واحدة، ومعدلات البقاء على قيد الحياة لحقن العازلة فقط تحسين مع الممارسة ويمكن أن تكون عالية كما 80٪. هذه التقنية سوف تدعم عدة أنواع من النهج التجريبية بما في ذلك حقن العوامل الدوائية، في المختبر توج mRNA للتعبير عن الجينات ذات الاهتمام، RNA المزدوج الذين تقطعت بهم السبل (dsRNA) لتحقيق تدخل الحمض النووي الريبي، واستخدام مجمعة بانتظام يُكرّر البَرَدّم القصير المُتداخل (CRISPR) بالتنسيق مع الكواشف المرتبطة بالبروتين 9 (Cas9) المرتبطة بـ CRISPR لتعديل الجينوم، والعناصر القابلة للتبديل لتوليد خطوط جينية عابرة أو مستقرة.
القدرة على تعديل الجينوم أو التأثير على التعبير الجيني في الكائنات الحية هو الأساس لتصميم أنواع كثيرة من التجارب اختبار السببية الوظيفية. ومن الأهمية بمكان أيضاً بالنسبة للعمل المقارن والتطوري ذي الصلة أن تكون تقنيات التعديل الجينومي وغير الجينومي متاحة في الكائنات الحية خارج النظم التقليدية النموذجية للمختبرات الوراثية الحيوانية (مثل موسوكولوس، ودانيو rerio, Drosophila melanogaster, وCaenorhabditis elegans). سواء كانت الرغبة في فهم التنوع الحي1 أو التزام المرء بمبدأ كروغ، أنه لكل سؤال بيولوجي هناك كائن أكثر ملاءمة لحلها 2،3،والقدرة على تعديل الجينوم أو التأثير على التعبير الجيني ضروري للتصاميم التجريبية الحديثة.
الكريكيت Gryllus bimaculatus هو نظام نموذج الناشئة. تستخدم في القرن الماضي في تجارب علم الأعصاب4، شهد العقدان الماضيان اهتماما تجريبيا متزايدا في الكريكيت ، وخاصة ركزت على تطور وتطور هذا الكائنالحي 5. الكريكيت هو حشرة هيمتابولوس التي تتفرع بشكل خاص إلى الحشرات الهولوميتابولوس مدروسة جيدا، مثل D. melanogaster وTribolium castaneum6. نظرا لموقعها المفيد على شجرة التطور ، والعلماء مهتمون في طرح الأسئلة التجريبية الحديثة والمتطورة في هذه الحشرة ، مما أدى إلى اهتمام متزايد في تكييف الأدوات الجزيئية للاستخدام في G. bimaculatus.
ويمكن استخدام حقن الكواشف الجزيئية في بيض الكريكيت لتجارب التعديل الجينومي وكذلك التلاعب اتلاف التعبير الجيني في الأجنة. على سبيل المثال، تم إنشاء المعدلة وراثيا G. bimaculatus تحمل الإدراج eGFP باستخدام piggyBactransposase7،8. وقد نجح المحققون في إنشاء ضربة قاضية G. bimaculatus باستخدام nucleases الزنك الإصبع (ZFNs) والنسخ المنشط مثل (TAL) تأثير nucleases (TALENs) لإدخال فواصل مزدوجة الذين تقطعت بهم السبل في مناطق جينية محددة9. على الرغم من أن ZFNs وTALENs تسمح باستهداف مواقع محددة في الحيوانات خارج الأنظمة النموذجية الأربعة الكبيرة، إلا أن هذه الكواشف قد تم تجاوزها بسرعة من خلال نظام CRISPR/Cas9، الذي هو أبسط للاستخدام، وأكثر كفاءة، ومرنة للغاية10. وقد استخدم كريسبر في G. bimaculatus لإنتاج خروج المغلوب11 وكذلك ضرب في خطوط12،13 بالإضافة إلى تعديل الجينوم ، يمكن حقن dsRNA في البيض لهدم التعبير mRNA في تطوير الأجنة، مما يسمح للمحققين لفهم دور نسخ محددة في جميع أنحاء التنمية14،15. وقد نشرت بعض التفاصيل المحدودة حول كيفية حقن بيض الكريكيت سابقا12.
هنا، ونحن نصف بروتوكول مفصل لحقن البيض في وقت مبكر G. bimaculatus. هذا البروتوكول فعال وقابل للتكيف بسهولة مع مختلف البيئات المختبرية، ومواد الحقن، وربما مع الحشرات الأخرى. في حين تم نشر تفاصيل إضافية لتصميم وتنفيذ التعديل الجيني والتجارب ضربة قاضية في مكان آخر12,13, هذه النهج سوف تعتمد في نهاية المطاف على بروتوكول الحقن مفصلة هنا.
1. إعداد الأجهزة وإعداد المواد
ملاحظة: يرجى الاطلاع على الجدول 1 وجدول المواد لإعداد الحلول والكاشف وتفاصيل المعدات.
2. صنع الإبر للحقن
3. جمع البيض وإعداده
4. إعداد الحاقن الصغير
5. الحقن
الصراصير بسهولة وضع البيض في المواد الرطبة، وتوفير المواد الكافية، مثل الرمال الرطبة أو الأوساخ، يدفعهم إلى وضع عدد كبير من البيض. وهذا فعال بشكل خاص إذا تم حرمان الكريكيت أولا من المواد زرع البيض لمدة 8-10 ح. البيض وضعت في وسادة نظيفة يمكن فصلها بسهولة، وجمعها (الشكل
التحديات الرئيسية اثنين مع هذه التقنية هي القضايا ذات الصلة من حجم إبرة الأمثل والقدرة على البقاء. على الرغم من أن الإبر الصغيرة تحسن القدرة على البقاء على قيد الحياة، فإن الإبر ذات اللومن الأضيق لديها درجة أكبر من القوى الشعرية في العمل، مما يجعل من المرجح أن ينتقل صفار البيض إلى الإبرة م...
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد تم دعم البحوث الواردة في هذا المشروع من قبل جائزة التنمية المؤسسية (IDeA) من المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة للمعاهد الوطنية للصحة تحت رقم المنحة P20GM10342 إلى HH3، ورقم جائزة NSF IOS-1257217 إلى الفريق.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fluorescent dissecting microscope | Leica | M165 FC | Stereomicroscope with fluorescence |
External light source for fluorescence | Leica | EL 6000 | |
Microinjector | Narishige | IM-300 | -Accessories may include Injection Needles Holder, Input Hose (with a hose connector), AC Power Cord, Foot Switch, Silicone Rubber Gasket- |
mCherry filter cube | Leica | M205FA/M165FC | Filter cube for mCherry or similar red dye will work |
Micromanipulator | World Precision Instruments, Inc. | M3301R | Used with Magnetic Stand (Narishige, Type GJ-8) |
Magnetic stand | Narishige | MMO-202ND | |
Pipette Holder (Needle holder) | Narishige | HD-21 | |
Tubing to connect air source to microinjector | |||
Egg well stamp | 3D printed | custom | 3D printed on a Lulzbot Taz 5 using Poly Lactic Acid thermoplastic |
Microwave | various | ||
Incubator or temperature controlled room | various | Temperatures of 23.5-26 °C are needed. | |
Cricket food | various | cat food or fish flakes are appropriate food. | |
Cricket water | vairous | Water can be held in vials and presented to crickets through cotton balls | |
Cricket shelter | arious | Shelter materials can include crumpled paper towels or egg cartons | |
Glass capillary tubes | World Precision Instruments, Inc. | Item no. 1B100F-4 | Kwik-Fil™ Borosilicate Glass Capillaries, 100 mm length, 0.58 mm ID, 1.0 mm OD, with filament |
Micropipette puller | Flaming/Brown | Model P-97 | Distributed by Sutter Instrument Co. |
Beveller/Micro grinder | Narishige | Model EG-45/EG-400 | EG-400 includes a microscope head |
Petri dishes | CellTreat | Product code 229693 | 90 mm diameter |
Play Sand | Sandtastik Products Ltd. | B003U6QLVS | White play sand |
Agarose | American Bioanalytical | AB000972 | Agarose GPG/LE ultrapure |
Egg Strainer: Extra Fine Twill Mesh Stainless Steel Conical Strainers | US Kitchen Supply | Model SS-C123 | Pore size should be between 0.5 - 1.0 mm |
Penicillin Streptomycin | Gibco by Life Technologies | Ref 15070-063 | Pen Strep |
Plastic tweezers | Sipel Electronic SA | P3C-STD | Black Static Dissipative, 118 mm |
Syringe filters, 25 mm diameter, 0.45 µm | Nalgene | 725-2545 | Use with 1 mL syringe |
1 mL syringe, with Tuberculin Slip Tip | Becton Dickinson | 309602 | Use with syring filter to filter Injection Buffer , Luer-Lok tip syringes would also work |
Air tank (optional) | Midwest Products | Air Works® | Portable air tank |
Rhodamine dye | Thermofisher | D-1817 | dextran, tetramethylrhodamine 10,000MW, |
20 mL loading tips | Eppendorf | Order no. 5242 956.003 | epT.I.P.S. 20 μL Microloader |
Compound microscope | Zeiss | Axioskope 2 plus | |
20x objective | Ziess | Plan-Apochromat 20x/0.75 M27 | |
Camera | Leica | DMC 5400 | |
Leica Application Suite software | Leica | LAS | Version 4.6.2 used here |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved