Method Article
Для достижения подавления популяции Aedes aegypti спомощью системы RIDL ® (Выпуск насекомых, несущих доминирующий смертельный) необходимо освободить большое количество самцов комаров. Это требует использования методов и технологий массового выращивания для обеспечения надежных систем для получения максимального количества высококачественных самцов комаров.
Изыскиваются новые методы и методы, чтобы попытаться выиграть борьбу с комарами. Последние достижения в области молекулярных методов привели к разработке новых и инновационных методов борьбы с комарами на основе стерильных насекомых Техника (SIT)1-3. Метод управления, известный как RIDL (Выпуск насекомых, несущих доминирующийсмертельный) 4, основан вокруг SIT, но использует генетические методы, чтобы удалить необходимость радиационнойстерилизации 5-8. Штамм RIDL Ae. aegypti был успешно протестирован в полевых условиях на Большом Каймане9,10; дальнейшее использование на местах планируется или продолжается в других странах мира.
Массовое выращивание насекомых было установлено в нескольких видах насекомых и до уровня миллиардов в неделю. Однако у комаров выращивание, как правило, осуществляется в гораздо меньших масштабах, причем наиболее масштабное выращивание осуществляется в 70-х и 80-х годах. Для программы RIDL желательно освободить как можно меньше самок, как они кусаются и передают болезни. В программе массового воспитания есть несколько этапов для производства самцов, которые будут освобождены: производство яиц, выращивание яиц до окукливания, а затем сортировка самцов из самок перед выпуском. Эти мужчины затем используются для программы управления RIDL, выпущенный как куколки иливзрослых 11,12.
Для подавления популяции комаров с помощью RIDL необходимо вырастить большое количество высококачественных взрослыхмужчин 13,14. Ниже описаны методы массового выращивания OX513A, штамм RIDL Ae. aegypti 8, для выпуска и охватывает методы, необходимые для производства яиц и массового воспитания МУЖЧИН RIDL для программы управления.
Комары передают много патогенных микроорганизмов, которые могут вызвать целый ряд заболеваний у людей и борьбы с этими комарами была продолжающаяся битва на протяжении веков. Стратегии борьбы с насекомыми на основе химических и биологических методов имели некоторые заметные успехи, однако во многих случаях контроль не был устойчивым в долгосрочной перспективе. Например, Бразилия добилась ликвидации Ae. aegypti в 50-х годах, но комар переутомлен за последние 40-50 лет. Это можно объяснить многими причинами, включая устойчивость к инсектицидам, ущерб окружающей среде, плохоеосуществление программы контроля 15-20,и быстрое повторное использование без надлежащего мониторинга или реагирования.
Новые методы и методы в настоящее время изыскиваются, чтобы попытаться выиграть эту битву против комаров. Последние достижения в области молекулярных методов привели к разработке новых и инновационных методов борьбы с комарами на основе стерильных насекомых Техника (SIT)1-3. Метод управления, известный как RIDL (Выпуск насекомых, несущих доминирующийсмертельный) 4 основан вокруг SIT, но использует генетические методы, чтобы удалить необходимость радиационной стерилизации. RIDL штаммы были построены для нескольких видов вредителей, включая Ae. aegypti 5-8, штамм RIDL Ae. aegypti был успешно протестирован в поле на БольшомКаймане 9,10; дальнейшее использование на местах планируется или продолжается в других странах мира. Подавление популяций комаров с помощью RIDL потребует большого количества высококачественных взрослых мужчин, которыебудут вырастить 3,14.
Для программы SIT считается желательным выпускать только самцов; самки комаров кусаются и передают болезни. Кроме того, выпущенные стерильные самцы могут быть «отвлечены» освобожденными самками, снижая эффективность программы. Мужской релиз был показан в 3-5 раз более эффективным, чем смешанный секс релиз в больших полевых экспериментов с облученных средиземноморских плодовыхмушек 21.
В программе массового воспитания RIDL существует несколько этапов производства самцов для выпуска. Во-первых, производить яйца, необходимые для выпуска поколения (Рисунок 1). Следующим этапом является выращивание яиц до куколок или взрослых, отделяя личинки от куколок и самцов куколок от самок куколок. Масштабное отделение самцов от самок требует разницы между полами на определенном жизненном этапе, подходящем для массовой сортировки22. В Ae. aegypti (и других видах комаров) существует значительная разница в размерах между самцами и самками куколок, которые могут быть использованы для методов разделения пола. Отсортированы RIDL мужчин затем освобождены в программе управления, как либо куколки или каквзрослые 11,12.
Ниже описаны методы массового воспитания OX513A, штамма RIDL Ae. Aegypti, для освобождения. Описанные методы охватывают методы, необходимые для производства яиц и RIDL мужчин для программы контроля.
Требования к насекомым
1. Обзор
2. Соображения биобезопасности для насекомых
3. Инсектицидный дизайн
Методы производства для массового выращивания RIDL:
Колония производства яиц производит яйца, которые используются в поколении выпуска (рисунок1) для производства взрослых. Есть много общего в двух методах воспитания, но и некоторые различные различия. Процессы воспитания, одинаковые для обеих процедур, описаны только в разделе «Производственная колония яиц».
Колония производства яиц
4. Ларвал производства
Колония производства яиц производит однородные яйца OX513A RIDL8 для поколения выпуска. Высокий контроль качества обеспечивает жизнеспособность, пригодность и целостность деформации поставляемых яиц.
5. Сортировка личинок из куколок и самцов/женщин куколок
6. Кормление крови
Поколение релизов
7. Ларвал Продукция
Процессы вылупления, выращивания и сортировки для генерации высвобождаются идентичны ранее описанной методике колонии производства яиц. Тем не менее, масштабы производства гораздо больше, и это требует больше лотков и больше усилий.
8. Сортировка личинок, самцов куколок и женских куколок
Взрослый хранения для выпуска: Поместите мужчин в релиз устройств выйти и созреть до выпуска. Подробная информация об устройствах выпуска не охватывается этим методом. Однако емкость устройств выпуска, которые мы используем, составляет около 1000 мужчин. Детали метода выпуска (устройство выпуска и система выпуска) не охвачены этим методом.
Ожидаемые результаты окукливания для производства показаны на рисунке 4. Самцы окукливаются первыми, достигнув пика на 8-й день, а самки вынашливаются на 9-й день после вылупления. Важно измерить эту кривую выкащения, чтобы знать лучшее время для сортировки самцов с самок.
Результаты более чем 6 месяцев сортировки мужских и женских куколок показывают, что женское загрязнение в среднем составляет 0,02%(рисунок 5; SEM - 0,004%). Этот показатель загрязнения представляет собой лишь 400 женщин, выпущенных в течение одного месяца выбросов (около двух миллионов самцов). Текущее производство яиц в неделю составляет 4 миллиона. Из них 3,5 миллиона вылупились для яичной колонии и производства, а остальная часть хранится для резервного копирования. Приблизительно 11% яиц используются для производства яиц колонии и остальные для производства релиз. Уровень вылупления яиц в среднем составляет 87,3% (SEM 0,5%) и урожайность самцов куколок из личинок L1 в среднем составляет 29,5% (SEM 1,2). Два миллиона личинок производятся каждую неделю для колонии поколения выпуска, производящей около 571 000 самцов куколок (SEM 14 000). Pupae и взрослой смертности во время появления и выпуска в среднем 5%, в результате чего примерно 543000 (SEM 13000) выпустили взрослых самцов комаров в неделю. Ожидается, что текущее производство 4 миллионов яиц в неделю может быть сокращено до 3 миллионов евро в неделю с дальнейшей оптимизацией для сокращения потерь от потерь и хранения. В общей сложности для описываемого производства требуется 6 сотрудников; четыре работают над выпуском поколения, а остальные два на яичной колонии.
контроль качества
Контроль качества имеет важное значение для поддержания качества взрослых, эффективности воспитания, труда и затрат.
Контроль фенотипа Трансгена
Для проверки экспрессии гена RIDL выполняются два контроля, во-первых, чтобы проверить экспрессию маркера флуоресценции, а во-вторых, проверить экспрессию признака летальности RIDL при отсутствии тетрациклина. Все личинки должны выражать флуоресцентный маркер. Чтобы проверить, если флуоресцентный маркер выражается, как ожидалось, 2000 первых личинок instar проверяются под стереомикроскопом Leica M'DLIII с фильтром DsRed2 (Texas Red), чтобы определить, присутствуют ли какие-либо нефлюоресцентные лица. Без тетрациклина ген RIDL выражается, и мы ожидаем 3-4% выживаемости для взрослых8. Чтобы проверить это, дополнительный лоток настроен для каждой партии выпуска без тетрациклина. Единственное отличие от нормального воспитания является пища уменьшается на 2/3 с 6-го дня, потому что накопление избыточной пищи из-за мертвых личинок может привести к избыточному росту бактерий.
Воспитание управления
Четыре лотка из поколения релиза случайным образом выбраны для сортировки и подсчета отдельно. Количество самцов и самок куколок регистрируется с каждого лотка каждый день(рисунок 4). Любое отклонение от ожидаемого числа мужчин и женщин указывает на потенциальную проблему, которая может повлиять на производство и / или фитнес и может быть по сравнению с яйцом колонии, чтобы помочь определить источник проблем.
Измерения куколок
Pupae размер было показано, что коррелирует с размеромвзрослого 28. В качестве контроля качества для взрослого размера ширина цефалоторакса измеряется по крайней мере 30 мужских куколок для каждого дня сортировки от поколения выпуска; для яичной производственной колонии также измеряются женские куколки. Средняя ширина цефалоторакса составила 1,05 мм (SEM 0,005) для освобожденных самцов и 1,04 мм (SEM 0,006) и 1,29 мм (SEM 0,006) для мужчин и женщин соответственно производство яиц, колония; аналогичные результаты были получены для Ae. albopictus массывоспитания 24.
Рисунок 1. Этапы массового выращивания комаров для использования в программе RIDL/SIT. Колония производства яиц имеет высокий уровень контроля качества для обеспечения качества яиц, поставляемых для выпуска продукции. Яйца разготовливаются до куколок в колонии освобождения, где самцы сортируются с самками. Взрослые мужчины затем используются для программы управления RIDL.
Рисунок 2. Схема выращивания для производства МУЖЧИН RIDL для выпуска программы. Яйца высокого качества постоянно производятся в комнате колонии производства яиц, а затем доливаются до куколок в комнате поколения выпуска. Личинки и куколки затем разделены и куколки секс-отсортированы для мужчин. Мужчины затем помещаются в устройства выпуска и позволили созреть для взрослых для освобождения в комнате хранения и освобождения взрослых.
Рисунок 3. Разделение личинок, самцов куколок и самок куколок с помощью сепараторапластины 26. Сепаратор пластины использует разницу в размерах между личинками, самцами куколок и самками куколок для сортировки этих трех различных стадий жизни; личинки, как правило, меньше, чем самцы куколок, которые, в свою очередь, меньше, чем женские куколки. Инструмент состоит из двух стеклянных пластин; один крепится к наклонной металлической раме, а другой сидит на верхней части первой пластины и может быть перемещен по отношению к первому с помощью четырех винтов регулировки (A). Четыре регулировки винты позволяют внешней пластины, которые будут установлены под углом к задней пластине, чтобы клин формы пространства формируется между пластинами, сужается вниз. Личинки и куколки заливают между стеклянными пластинами(B)и аккуратно промывают с помощью водяного шланга(C). При регулировке угла пластины, личинки, мужские куколки и женские куколки могут быть разделены (D). С непрерывным промывки и увеличения угла пластины личинки могут быть промыты через первый (в сито), а затем самцы куколок и, наконец, самки куколок.
Рисунок 4. Кривые выкапывания для массы вырастили RIDL Ae. aegypti. На этом графике показан средний процент выкащения для массы подоруженых куколок RIDL мужчин и женщин в течение 23 недель наблюдения с 135 000 куколок, восстановленных в неделю. Бары ошибок - стандартная погрешность среднего, n No 23. На первой коллекции (день 8) мы восстановили в среднем 59% мужчин и 30% самок куколок из общего куколки оправился от лотков в течение 5 дней.
Рисунок 5. Среднее женское заражение отсортированного самца куколки. На этом графике показан среднемесячный процент женского загрязнения во время мужской сортировки на 8-й день после вылупления в течение шести месяцев.
Рисунок 6. Алюминиевая пластина системы подачи крови. Пластина(B) покрыта Parafilm ( A )икровь pipetted в карман, а затем запечатаны (D). Пластина помещается на клетку и нагревается, поместив разогретый мешокфасоли ( C) на вершине (E).
Рисунок 7. Отличительные мужчины и женщины Ae. aegypti куколки. Ae. aegypti куколки могут быть надежно секс различия в форме генитальной доли (в конце пупок брюшной сегментов чуть ниже весла). Кроме того, мужчины также, как правило, меньше, чем женщины.
Таблица 1. Общий режим кормления личинок Ae. aegypti RIDL (мг пищи на личинку в день). Для расчета фактического количества пищи требуется умножить на общее количество личинок на лоток.
RIDL является эффективным и экологически безопасным методом борьбы с комарами3,29-31. Техника применима к комплексной программе борьбы с вредителями, и большинство современных методов борьбы, включая ларвициды, сокращение мест размножения и взрослые убийства, совместимы с этой технологией. Этот метод описывает, как производить до 570000 RIDL мужских куколок в неделю для использования в контроле Ae. Aegypti и, как нам известно, это первое описание производства трансгенных комаров такого масштаба. Некоторые сопоставимые производственные системы были разработаны для дикого типа Ae. aegypti в 1960-х и 70-хгодов 25, однако не было сопоставимого производства в этом масштабе с тех пор. В Бразилии около 11 миллионов мужчин были освобождены с февраля 2011 года по февраль 2012 года. Численность мужчин, необходимых для того, чтобы контролировать данный район, зависит от ряда факторов, включая численность дикой популяции, рассредотывание освобожденных самцов, выживаемость и конкурентоспособность мужчин после освобождения, а также экологические условия. Предыдущие исследования показали, что RIDL может уменьшить популяцию комаров, по крайней мере 80%9.
Необходим баланс между оптимизацией массового выращивания для масштаба производства и себестоимости по сравнению с качеством мужчин. Например, увеличение плотности личинок может увеличить производственные мощности за счет сокращения требуемого пространства, рабочей силы и времени доокукления 32. Однако слишком высокая плотность личинок может привести к более мелким и более коротким обжитым самцам с уменьшеннойспособностью спаривания 32,33. Качество мужчин по отношению к программе SIT в конечном счете будет оцениваться по способности освобожденных самцов спариваться с самками на местах. Обширная оценка на местах требуется для оценки конкурентоспособности спаривания по сравнению с дикимианалогами 9,10. Это часто делает непрактично оценивать, какие именно факторы делают "высокого качества" мужского комара. Однако поддержание последовательного производства и качества (в той мере, в какой это можно регулярно оценивать) в крупномасштабном массовом выращивании имеет первостепенное значение. Это требует высокого уровня бдительности и стандартизации всего процесса с небольшими колебаниями, потенциально оказывает значительное воздействие. Алицитирование личинок L1 является критическим шагом и иллюстрирует этот момент. Aliquoting правильное количество личинок в лотки имеет важное значение для хорошего качества производства. Режим кормления точно приспособлен для определенного количества личинок. Слишком мало/много личинок приведет к чрезмерной/под кормление, что влияет на выживаемость личинок, размер куколок и время для окукливания. Если есть секрет искусства массового воспитания, то это обеспечение того, чтобы многие небольшие шаги в производственном цикле проводились последовательно, точно и с высоким уровнем контроля качества, как описано в настоящем документе.
Авторы, аффилированные с Oxitec, имеют писительную и/или акционерную пис-интересованность в Oxitec Ltd. Oxitec Ltd. и Оксфордском университете, которые имеют интеллектуальную собственность, связанную с темой настоящего документа.
Мы хотели бы поблагодарить Биофебрика Москамед Бразил, Фонд де Ампаро Пескиса-де-Эстадо-де-Сан-Паулу (FAPESP) и Конселью Национальный де Desenvolvimento Cient'fico электронной Tecnologia (CNPq) за финансовую поддержку. Мы также хотели бы поблагодарить следующих людей за помощь; Мириам душ Сантуш, Гилдеан Сильва, Гессилан душ Сантуш, Фабио Гонсалвеш, Джон Поль Оливейра, Луиза Гарсье, Хосе Карлос Валенса.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Vipan Premium | Sera GmbH | 190 | http://www.sera.de/uk/pages/products/product/sera-vipan-3.html |
Tetracycline | Sigma Aldrich | T7660 | |
Plate separator | J.W. Hock | 5412 | http://www.johnwhock.com/download/manuals/instr_5412_separator.pdf |
Parafilm M | Pechiney Plastic packing | PM-996 | |
Rearing pans for Release generation (53 cm x 38 cm x 8 cm) | Pleion | 0757 | |
Fluorescent scope | Leica Microsystems | MZ FLIII | http://www.leica-microsystems.com/fileadmin/downloads/Leica%20MZ%20FLIII/Brochures/M1-160-0de.pdf |
Adult cages | BugDorm | DP1000 | http://bugdorm.megaview.com.tw/bugdorm-1-insect-rearing-cage-30x30x30-cm-pack-of-one-p-29.html |
Filter paper | CELAB |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены