Name: chitosan/interfering rna nanoparticle mediated gene silencing in disease vector mosquito larvae
Uploaded: 2015-03-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Chitosan/Interfering RNA Nanoparticle Mediated Gene Silencing in Disease Vector Mosquito Larvae at JoVE.com

Funding from the Kansas Agricultural Experiment Station and K-State Arthropod Genomics Center to KYZ supported the original development of chitosan/dsRNA-mediated gene silencing in A. gambiae19.The A. gambiae work described here was supported in part by R01-AI095842 from NIH/NIAID to KM. Development of chitosan/siRNA-mediated gene silencing in A. aegypti20,21 was supported by NIH/NIAID Award R01-AI081795 to MDS. The contents of this study are solely the responsibility of the authors and do not necessarily represent the official views of the NIH.

1. Mosquito Especies y Crianza <ol><li> Mantener A. gambiae G3 y A. cepas aegypti Liverpool IB12 (utilizados en los estudios representativos abajo) u otras cepas de interés de acuerdo con la práctica de laboratorio estándar o como se describe previamente 23,24. </li></ol> 2. dsRNA y siRNA Diseño y Producción <ol><li> Diseño cebadores para construir plantillas de ARN de doble cadena largos específicos para el gen de interés. Utilice la herramienta ...

<ol>
	<li>Knipling, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+control+of+insects+of+public+health+importance.">Genetic control of insects of public health importance.</a> Bulletin of the World Health Organization. 38 (3), 421-438 (1968).</li><li>Fu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Female-specific+flightless+phenotype+for+mosquito+control.">Female-specific flightless phenotype for mosquito control.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (10), 4550-4554 (2010).</li><li>Wise de Valdez, M. 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El / interferir metodología de nanopartículas de quitosano ARN descrito en este documento se ha utilizado para dirigir eficazmente genes durante el desarrollo larval en A. gambiae (Figuras 2, 3) y A. aegypti (Figuras 4, 5, 6, los cuadros 1, 2). Nanopartículas de quitosano pueden ser preparadas con cualquiera de largo dsRNA o siRNA, ambos de los cuales se han utilizado con éxito en los mosquitos como se evidencia por los resultados representativos descritos en el pr...

Los mosquitos se alimentan de sangre de vectores de los géneros anofelinos y Aedine transmiten agentes patógenos responsables de varios de los peores flagelos de la humanidad. Se estima que unos 3,4 mil millones de personas están en riesgo de contraer la malaria, que es responsable de más de medio millón de muertes al año en todo el mundo. Resultados de la malaria de la infección por Plasmodium sp. Parásitos, que se transmiten al ser humano por la picadura de mosquitos infectados del género Anopheles, incluyendo el vector africano director Anopheles gambiae ( <a href="http://www.who.int/topics/malaria/en/">http://www.who.int/topics/malaria/en/</a> , 2014) 1. Aedes aegypti es el mosquito vector primario para el virus del dengue, que causa la fiebre del dengue, una enfermedad febril inespecífica que es la enfermedad por arbovirus más extendida e importante en el mundo. El virus del dengue es actualmente una amenaza a&gt; 2,5 mil millones de personas en los trópicos, con una inciden anualce de aproximadamente 50 millones de casos con resultado de ~ 24.000 muertes al año ( <a href="http://www.cdc.gov/dengue/">http://www.cdc.gov/dengue/</a> , 2014) 2. A pesar del impacto mundial devastadora de enfermedades transmitidas por mosquitos en la salud humana, medio eficaz de prevención y tratamiento de estas enfermedades son escasas. El control de mosquitos es actualmente el mejor método de prevención de enfermedades. El potencial para el control de enfermedades transmitidas por artrópodos por la manipulación genética de los insectos vectores ha sido reconocido por más de cuatro décadas 3. Cepas transgénicas de A. aegypti diseñados para tener un volador fenotipo femenino específico represible han hecho recientemente la posibilidad de utilizar las estrategias de control de vectores transgénicos una realidad 4-6. Estos avances han desafiado a los investigadores a identificar dianas genéticas novedosas para el control de vectores y otros medios de manipulación de genes en función de los mosquitos vectores. La alteración de la expresión génica durante el desarrollo, como fue el caso en las mujeres no volador mosquitos 4, puede promover el esclarecimiento de las estrategias de control de vectores novedosos. Sin embargo, en gran parte debido a las dificultades técnicas, las funciones de muy pocos genes se han caracterizado durante el desarrollo de A. gambiae, A. aegypti, o de otras especies de mosquitos. Desde su descubrimiento en C. elegans 7, RNA de interferencia (RNAi), que se conserva en los animales, plantas y microorganismos, se ha utilizado ampliamente para estudios genéticos funcionales en una amplia variedad de organismos, incluyendo insectos 8,9. La vía de RNAi se inicia por Dicer, que escinde largo dsRNA en 20-25 siRNAs cortos-nucleótidos de largo que funcionan como ARN de interferencia específico de secuencia. genes silencio siRNAs que son complementarias en la secuencia mediante la promoción de rotación de transcripción, escote, y la interrupción de la traducción 9. Largas moléculas de dsRNA (típicamente 300-600 pb) o siRNAs personalizadas dirigidas a una particulasecuencia r se puede utilizar en el laboratorio de investigación para silenciar cualquier gen de interés. Mediante la gestión de ARN de interferencia cuando se entrega, los investigadores pueden controlar el tiempo en el que el silenciamiento de genes iniciados. Esta ventaja es útil, ya que se puede utilizar para superar retos como la letalidad del desarrollo o la esterilidad, lo que puede dificultar la producción y mantenimiento de cepas con mutaciones hereditarias, un proceso costoso y laborioso que aún no está disponible en todas las especies de insectos. Aunque el grado de silenciamiento génico por RNAi puede variar de un gen a gen, tejido a tejido, y un animal a otro, RNAi es ampliamente utilizado para el análisis funcional de los genes en los mosquitos y otros insectos 8,9. Tres estrategias de entrega de interferencia de ARN se han utilizado en los mosquitos: la microinyección, la aplicación de remojo / tópica, y la ingestión. Para una historia detallada y comparación del uso de estas tres técnicas en los insectos, consulte Yu et al 8. We han utilizado con éxito microinyección 10 como un medio de entrega de siRNAs para dirigir genes de desarrollo en A. aegypti embriones, larvas y pupas 11-14. Sin embargo, esta estrategia de prestación de mano de obra intensiva requiere tanto una configuración de microinyección y una mano experta. Por otra parte, la microinyección es estresante para el organismo, un factor de confusión, en particular cuando se evaluarán fenotipos conductuales. Por último, la entrega microinyección no puede extenderse al campo para el control de vectores. Como alternativa, empapando el organismo en interferir solución de ARN también se ha convertido en un medio popular para inducir el silenciamiento de genes, ya que es conveniente y requiere poco equipo o el trabajo. El remojo principalmente se ha aplicado en la línea celular de insecto estudia 8, pero en un estudio reciente, desmontables se logró en A. aegypti sumerge en una solución de dsRNA 15, que los animales parecían estar ingerir. Sin embargo, para los estudios con análisis de múltiples Experimentagrupos l o fenotipos, remojo es bastante costoso. López-Martínez et al. 16 describe la rehidratación impulsado RNAi, un nuevo enfoque para la entrega de ARN de interferencia que implica la deshidratación en solución salina y la rehidratación con una sola gota de agua que contiene ARN de interferencia. Este enfoque no corta los costos asociados con la inmersión de animal completo, pero es más caro que la microinyección y puede ser limitada en su aplicación a las especies que pueden tolerar altas presiones osmóticas. Por otra parte, es difícil imaginar cómo la inmersión o la metodología de inmersión / rehidratación deshidratación podrían ser adaptados para el control de vectores en el campo. Por estas razones, para estudios post-embrionarias, la entrega de ARN de interferencia con los alimentos ingeridos es una estrategia alternativa viable. Aunque las estrategias basadas en la ingestión no funcionan en todas las especies de insectos, tal vez sobre todo Drosophila melanogaster, la administración oral de ARN de interferencia se mezcla con los alimentos ha promovido si genlencing en una variedad de insectos 8,17, incluyendo A. aegypti adultos 18. Describimos quitosano nanopartículas mediada RNAi en A. larvas gambiae 19 y se han aplicado con éxito este enfoque para la reducción de la expresión de genes en A. Aegypti 20,21. Aquí, la metodología para este procedimiento RNAi, que implica el atrapamiento del ARN de interferencia por el quitosano polímero, es detallada. Chitosan / interferencia de ARN nanopartículas están formadas por autoensamblaje de policationes con ARN de interferencia a través de las fuerzas electrostáticas entre las cargas positivas de los grupos amino en el quitosán y las cargas negativas llevadas por los grupos fosfato en la cadena principal de ARN de interferencia 19. El procedimiento descrito es compatible con las moléculas de ARN de doble cadena larga (en adelante como dsRNA) o doble cadena siRNA (en lo sucesivo, siRNA). Después de la síntesis, quitosano / interferencia nanopartículas de ARN se mezclan con el alimento de las larvas y se entregan alarvas a través de la ingestión oral. Esta metodología es relativamente barato, requiere poco equipo y mano de obra 19, y facilita el análisis de alto rendimiento de múltiples fenotipos, incluyendo el análisis de los comportamientos de 20,21. Esta metodología, que puede ser adaptado para estudios de silenciamiento de genes en otros insectos, incluyendo otros vectores de enfermedades y plagas de insectos agrícolas, lo que potencialmente podría ser utilizado para el silenciamiento de genes en una variedad de otras especies animales. Además, el quitosano, un polímero barato, no tóxico y biodegradable 22, lo que potencialmente podría ser utilizado en el campo para el control de mosquitos específico de la especie.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1429">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Name of Reagent/Equipment</td>
			<td style="width:243px;">Company</td>
			<td style="width:177px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:663px;">Comments/Descriptions</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">0.02 ml pipetteman</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>PR20</td>
			<td>for resuspension of interfering RNA</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">0.2 ml pipetteman</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>PR200</td>
			<td>for resuspension of interfering RNA and preparation of interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">0.5 ml graduated tube&#160;</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>05-408-120</td>
			<td>for aliquoting resuspended interfering RNA</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1 ml pipetteman</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>PR1000</td>
			<td>for resuspension of interfering RNA and preparation of interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1.5 ml graduated tube&#160;</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>05-408-046</td>
			<td>for preparation of interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1M Sodium Acetate, pH 4.5</td>
			<td>TEKnova</td>
			<td>S0299</td>
			<td>to prepare sodium acetate buffer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acetic Acid, AIRSTAR. ACS, USP, FCC Grade</td>
			<td>BDH</td>
			<td>VWR BDH3092-500MLP</td>
			<td>to prepare sodium acetate buffer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Agarose Genetic Technology Grade</td>
			<td>MP Biomedicals LLC.</td>
			<td>800668</td>
			<td>to coat prepared interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf AG</td>
			<td>5415D</td>
			<td>to pellet interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Chitosan, from shrimp shells</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C3646-25G</td>
			<td>to combine with interfering RNA for prepararation of interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dry Yeast</td>
			<td>Universal Food Corp</td>
			<td>NA</td>
			<td>to prepare mosquito larval food with interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">E-RNAi tool</td>
			<td>German Cancer Research Center</td>
			<td>NA</td>
			<td>for design of dsRNA; http://www.dkfz.de/signaling/e-rnai3//</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">goldfish food</td>
			<td>Wardley</td>
			<td>Goldfish FLAKE FOOD</td>
			<td>to prepare mosquito larval food with interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">Heated water bath</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>51221048</td>
			<td>to heat the interfering RNA/nanoparticles at 55oC</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ice</td>
			<td>not applicable</td>
			<td>not applicable</td>
			<td>for thawing interfering RNA and preparation of interfering RNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ice bucket</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-591-44</td>
			<td>for storage of ice used during the procedure</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">liver powder</td>
			<td>MP Biomedicals LLC.</td>
			<td>900396</td>
			<td>to feed mosquito larvae post interfering RNA/nanoparticle treatment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Microwave oven</td>
			<td>A variety of vendors</td>
			<td>not applicable</td>
			<td>to prepare 2% agarose solution</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">petridish (100X15 mm)</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>875713</td>
			<td>interfering RNA/nanoparticle feeding chamber for larvae</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">pH meter</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>S220</td>
			<td>for preparation of buffers</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Razor blade</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>12-640</td>
			<td>to divide the interfering RNA/nanoparticle pellet for feedings</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">siRNA</td>
			<td>Thermo Scientific/Dharmacon</td>
			<td>custom</td>
			<td>for preparation of siRNA/nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">Sodium Sulfate, Anhydrous (Na2SO4)</td>
			<td>BDH/distributed by VWR</td>
			<td>VWR BDH0302-500G</td>
			<td>to prepare 50mM sodium sulfate solution in which the interfering RNA will be resuspended</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Thermometer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>61066-046</td>
			<td>to measure the water bath temperature</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tooth picks</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470146-908</td>
			<td>for stirring during interfering RNA/nanoparticle food preparation and cutting gel pellets</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">Ultralow freezer</td>
			<td>A variety of vendors</td>
			<td>not applicable</td>
			<td>for storage of interfering RNA aliquots and interfering RNA/nanoparticles at -80oC</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Vortex mixer</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>02-216-108</td>
			<td>for preparation of chitosan/interfering RNA</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Weight paper</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>NC9798735</td>
			<td>to divide the interfering RNA/nanoparticle pellet for feedings</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chitosan/interfering rna nanoparticle mediated gene silencing in disease vector mosquito larvae

Mosquitos vectores infligen más sufrimiento humano que cualquier otro organismo - y matan a más de un millón de personas cada año. Los proyectos del genoma del mosquito facilitaron la investigación en nuevas facetas de la biología de los mosquitos, incluidos estudios genéticos funcionales en el principal vector de la malaria Anopheles gambiae africana y el dengue y la fiebre amarilla vector Aedes aegypti. ARN de interferencias (RNAi-) mediada por el silenciamiento de genes se ha utilizado para dirigir genes de interés en ambas de estas especies de mosquitos vectores de enfermedades. Aquí se describe un procedimiento para la preparación de quitosano / interferir nanopartículas de ARN que se combinan con los alimentos y ingeridos por las larvas. Este técnicamente sencilla, de alto rendimiento, y la metodología relativamente barato, que es compatible con una larga ARN de doble cadena (dsRNA) o pequeños ARN de interferencia (siRNA) moléculas, se ha utilizado para la caída con éxito de un número de diferentes genes en A. gambiae y A. aegyptilarvas. Siguiendo la alimentación de larvas, desmontables, que se verifica a través de QRT-PCR o hibridación in situ, pueden persistir por lo menos a través de la fase de pupa tarde. Esta metodología puede ser aplicable a una amplia variedad de mosquitos y otras especies de insectos, incluyendo las plagas agrícolas, así como otros organismos no modelo. Además de su utilidad en el laboratorio de investigación, en el futuro, quitosano, un polímero barato, no tóxico y biodegradable, podría potencialmente ser utilizada en el campo.

<html> A. gambiae: Nanopartículas de quitosano / dsRNA se forman debido a la interacción electrostática entre los grupos amino de quitosano y los grupos fosfato de dsRNA. La eficiencia de la incorporación de dsRNA en nanopartículas es usualmente por encima de 90%, medido por el agotamiento de dsRNA de la solución. Imágenes de microscopía de fuerza atómica muestran que el quitosano-dsRNA promedios de tamaño de partícula 140 nm de diámetro, que van desde 10...

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Chitosan/Interfering RNA Nanoparticle Mediated Gene Silencing in Disease Vector Mosquito Larvae

Aquí se describe un procedimiento para inhibir la función génica en los mosquitos vectores de enfermedades mediante el uso de quitosano / interferir nanopartículas de ARN que son ingeridas por las larvas.

El quitosano / ARN de interferencia mediada por nanopartículas silenciamiento génico en la enfermedad vectorial larvas de mosquitos

Vector mosquitoes inflict more human suffering than any other organism&#8212;and kill more than one million people each year. The mosquito genome projects ...

Research

JoVE Journal

Biology

Virus-induced Gene Silencing (VIGS) in Nicotiana benthamiana and Tomato

Virus-induced Gene Silencing VIGS in Nicotiana benthamiana and Tomato

Inducida por el virus de silenciamiento génico (VIGS) en Nicotiana benthamiana Y tomate

RNA interference (RNAi) is a highly specific gene-silencing phenomenon triggered by dsRNA1. This silencing mechanism uses two major classes of RNA ...

Investigación

Biología

Live Cell Calcium Imaging Combined with siRNA Mediated Gene Silencing Identifies Ca2+ Leak Channels in the ER Membrane and their Regulatory Mechanisms

Live Cell Calcium Imaging Combined with siRNA Mediated Gene Silencing Identifies Ca2+ Leak Channels in the ER Membrane and their Regulatory Mechanisms

Imágenes en vivo del calcio celular combinado con el silenciamiento de genes mediada por siRNA Identifica Ca 2 + Canales de fugas en la membrana del ER y sus mecanismos de regulación

In mammalian cells, the endoplasmic reticulum (ER) plays a key role in protein biogenesis as well as in calcium signalling1. The heterotrimeric Sec61 ...

Agrobacterium-Mediated Virus-Induced Gene Silencing Assay In Cotton

Mediada por Agrobacterium inducida por el virus Gene ensayo silenciamiento en algodón

Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important crops worldwide. Considerable efforts have been made on molecular breeding of new varieties.  The ...

In vitro Transcription and Capping of Gaussia Luciferase mRNA Followed by HeLa Cell Transfection

In vitro Transcription and Capping of Gaussia Luciferase mRNA Followed by HeLa Cell Transfection

En la transcripción in vitro y la nivelación de mRNA de luciferasa Gaussia Seguido por transfección de células HeLa

In vitro transcription is the synthesis of RNA transcripts by RNA polymerase from a linear DNA template containing the corresponding promoter sequence ...

Isolation of Ribosome Bound Nascent Polypeptides in vitro to Identify Translational Pause Sites Along mRNA

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El aislamiento de los ribosomas polipéptidos nacientes Bound<em&gt; In vitro</em&gt; Para la identificación de sitios de traslación pausa a lo largo del ARNm

The rate of translational elongation is non-uniform. mRNA secondary structure, codon usage and mRNA associated proteins may alter ribosome movement on the ...

Using SecM Arrest Sequence as a Tool to Isolate Ribosome Bound Polypeptides

Usar secuencias de detención SecM como una herramienta para aislar Ribosome polipéptidos enlazados

Extensive research has provided ample evidences suggesting that protein folding in the cell is a co-translational process1-5. However, the exact pathway ...

Depletion of Ribosomal RNA for Mosquito Gut Metagenomic RNA-seq

El agotamiento de ARN ribosomal de metagenómica intestino del mosquito RNA-seq

The mosquito gut accommodates dynamic microbial communities across different stages of the insect's life cycle. Characterization of the genetic capacity ...

Metabolic Labeling of Leucine Rich Repeat Kinases 1 and 2 with Radioactive Phosphate

Metabólicas etiquetado de repeticiones ricas en leucina quinasas 1 y 2 con Radioactive Fosfato

Leucine rich repeat kinases 1 and 2 (LRRK1 and LRRK2) are paralogs which share a similar domain organization, including a serine-threonine kinase domain, ...

Analysis of Global RNA Synthesis at the Single Cell Level following Hypoxia

Análisis de RNA Global Síntesis en el nivel de células individuales siguiente Hipoxia

Hypoxia or lowering of the oxygen availability is involved in many physiological and pathological processes. At the molecular level, cells initiate a ...

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

Un Experimental y Protocolo Bioinformática para análisis de ARN-ss de fotoperiódica diapausa en el Mosquito Tigre Asiático,<em&gt; Aedes albopictus</em

Photoperiodic diapause is an important adaptation that allows individuals to escape harsh seasonal environments via a series of physiological changes, ...