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. myggarter och Uppfödning <ol><li> Bibehåll A. gambiae G3 och A. aegypti Liverpool IB12 stammar (som används i de representativa studier nedan) eller andra stammar av intresse enligt standard lab praxis eller som beskrivits tidigare 23,24. </li></ol> 2. dsRNA och siRNA design och produktion <ol><li> Design primrar för att konstruera långa dsRNA mallar specifika för genen av intresse. Använd E-RNAi verktyget 25. Producera dsRNA enligt metoden av...

<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. R., 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+elimination+of+dengue+vector+mosquitoes.">Genetic elimination of dengue vector mosquitoes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (12), 4772-4775 (2011).</li><li>Harris, A. 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=Successful+suppression+of+a+field+mosquito+population+by+sustained+release+of+engineered+male+mosquitoes.">Successful suppression of a field mosquito population by sustained release of engineered male mosquitoes.</a> Nature Biotechnology. 30 (9), 828-830 (2012).</li><li>Fire, A., 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=Potent+and+specific+genetic+interference+by+double-stranded+RNA+in+Caenorhabditis+elegans.">Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans.</a> Nature. 391 (6669), 806-811 (1998).</li><li>Yu, N., 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=Delivery+of+dsRNA+for+RNAi+in+insects:+an+overview+and+future+directions.">Delivery of dsRNA for RNAi in insects: an overview and future directions.</a> Insect science. 20 (1), 4-14 (2013).</li><li>Zhang, H., Li, H. C., Feasibility Miao, X. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=limitation+and+possible+solutions+of+RNAi-based+technology+for+insect+pest+control.">limitation and possible solutions of RNAi-based technology for insect pest control.</a> Insect science. 20 (1), 15-30 (2013).</li><li>Clemons, A., Haugen, M., Severson, D. W., Duman-Scheel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+analysis+of+genes+in+Aedes+aegypti+embryos.">Functional analysis of genes in Aedes aegypti embryos.</a> Cold Spring Harb Protoc. 2010 (10), (2010).</li><li>Clemons, A., 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=siRNA-mediated+gene+targeting+in+Aedes+aegypti+embryos+reveals+that+frazzled+regulates+vector+mosquito+CNS+development.">siRNA-mediated gene targeting in Aedes aegypti embryos reveals that frazzled regulates vector mosquito CNS development.</a> PLoS One. 6 (1), e16730 (2011).</li><li>Haugen, M., 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=Semaphorin-1a+is+required+for+Aedes+aegypti+embryonic+nerve+cord+development.">Semaphorin-1a is required for Aedes aegypti embryonic nerve cord development.</a> PLoS One. 6 (6), e21694 (2011).</li><li>Nguyen, C., 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=Functional+genetic+characterization+of+salivary+gland+development+in+Aedes+aegypti.">Functional genetic characterization of salivary gland development in Aedes aegypti.</a> EvoDevo. 4 (1), 9 (2013).</li><li>Sarro, J., 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=Requirement+for+commissureless2+function+during+dipteran+insect+nerve+cord+development.">Requirement for commissureless2 function during dipteran insect nerve cord development.</a> Developmental dynamics: an official publication of the American Association of Anatomists. 242 (12), 1466-1477 (2013).</li><li>Singh, A. D., Wong, S., Ryan, C. P., Whyard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+delivery+of+double-stranded+RNA+in+larvae+of+the+yellow+fever+mosquito,+Aedes+aegypti:+implications+for+pest+mosquito+control.">Oral delivery of double-stranded RNA in larvae of the yellow fever mosquito, Aedes aegypti: implications for pest mosquito control.</a> J Insect Sci. 13, 69 (2013).</li><li>Lopez-Martinez, G., Meuti, M., Denlinger, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rehydration+driven+RNAi:+a+novel+approach+for+effectively+delivering+dsRNA+to+mosquito+larvae.">Rehydration driven RNAi: a novel approach for effectively delivering dsRNA to mosquito larvae.</a> Journal of medical entomology. 49 (1), 215-218 (2012).</li><li>Scott, J. 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=Towards+the+elements+of+successful+insect+RNAi.">Towards the elements of successful insect RNAi.</a> Journal of insect physiology. 59 (12), 1212-1221 (2013).</li><li>Coy, M. R., 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=Gene+silencing+in+adult+Aedes+aegypti+mosquitoes+through+oral+delivery+of+double-stranded+RNA.">Gene silencing in adult Aedes aegypti mosquitoes through oral delivery of double-stranded RNA.</a> J Appl Entomol. 136 (10), 741-748 (2012).</li><li>Zhang, X., Zhang, J., Zhu, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chitosan/double-stranded+RNA+nanoparticle-mediated+RNA+interference+to+silence+chitin+synthase+genes+through+larval+feeding+in+the+African+malaria+mosquito+(Anopheles+gambiae).">Chitosan/double-stranded RNA nanoparticle-mediated RNA interference to silence chitin synthase genes through larval feeding in the African malaria mosquito (Anopheles gambiae).</a> Insect molecular biology. 19 (5), 683-693 (2010).</li><li>Mysore, K., Flannery, E. M., Tomchaney, M., Severson, D. W., Duman-Scheel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+Aedes+aegypti+olfactory+system+development+through+chitosan/siRNA+nanoparticle+targeting+of+semaphorin-1a.">Disruption of Aedes aegypti olfactory system development through chitosan/siRNA nanoparticle targeting of semaphorin-1a.</a> PLoS neglected tropical diseases. 7 (5), e2215 (2013).</li><li>Mysore, K., Andrews, E., Li, P., Duman-Scheel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chitosan/siRNA+nanoparticle+targeting+demonstrates+a+requirement+for+single-minded+during+larval+and+pupal+olfactory+system+development+of+the+vector+mosquito+Aedes+aegypti.">Chitosan/siRNA nanoparticle targeting demonstrates a requirement for single-minded during larval and pupal olfactory system development of the vector mosquito Aedes aegypti.</a> BMC developmental biology. 14 (1), 9 (2014).</li><li>Dass, C. R., Choong, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chitosan-mediated+orally+delivered+nucleic+acids:+a+gutful+of+gene+therapy.">Chitosan-mediated orally delivered nucleic acids: a gutful of gene therapy.</a> Journal of drug targeting. 16 (4), 257-261 (2008).</li><li>An, C., Budd, A., Kanost, M. R., Michel, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+regulatory+unit+that+controls+melanization+and+affects+longevity+of+mosquitoes.">Characterization of a regulatory unit that controls melanization and affects longevity of mosquitoes.</a> Cellular and molecular life sciences : CMLS. 68 (11), 1929-1939 (2011).</li><li>Clemons, A., Mori, A., Haugen, M., Severson, D. W., Duman-Scheel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culturing+and+egg+collection+of+Aedes+aegypti.">Culturing and egg collection of Aedes aegypti.</a> Cold Spring Harb Protoc. 2010 (10), (2010).</li><li>Horn, T., Boutros, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E-RNAi:+a+web+application+for+the+multi-species+design+of+RNAi+reagents--2010+update.">E-RNAi: a web application for the multi-species design of RNAi reagents--2010 update.</a> Nucleic acids research. 38, W332-W339 (2010).</li><li>Patel, N. H., PA, K. r. i. e. g. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+19.+In+situ+hybridization+to+whole+mount+Drosophila+embryos.">Ch. 19. In situ hybridization to whole mount Drosophila embryos.</a> A laboratory guide to RNA: Isolation, Analysis, and Synthesis. , (1996).</li><li>Haugen, M., 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=.">.</a> Whole-mount in situ hybridization for analysis of gene expression during Aedes aegypti development. 2010 (10), (2010).</li><li>Clemons, A., Flannery, E., Kast, K., Severson, D. W., Duman-Scheel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunohistochemical+analysis+of+protein+expression+during+Aedes+aegypti+development.">Immunohistochemical analysis of protein expression during Aedes aegypti development.</a> Cold Spring Harb Protoc. 2010 (10), (1101).</li><li>Rund, S. S., Hou, T. Y., Ward, S. M., Collins, F. H., Duffield, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+profiling+of+diel+and+circadian+gene+expression+in+the+malaria+vector+Anopheles+gambiae.">Genome-wide profiling of diel and circadian gene expression in the malaria vector Anopheles gambiae.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (32), E421-E430 (2011).</li><li>Gaj, T., Gersbach, C. A., Barbas, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZFN,+TALEN,+CRISPR/Cas-based+methods+for+genome+engineering.">ZFN, TALEN, CRISPR/Cas-based methods for genome engineering.</a> Trends in biotechnology. 31 (7), 397-405 (2013).</li><li>Aryan, A., Myles, K. M., Adelman, Z. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+genome+editing+in+Aedes+aegypti+using+TALENs.">Targeted genome editing in Aedes aegypti using TALENs.</a> Methods. 69 (1), 38-45 (2014).</li><li>Sarathi, M., Simon, M. C., Venkatesan, C., Hameed, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+administration+of+bacterially+expressed+VP28dsRNA+to+protect+Penaeus+monodon+from+white+spot+syndrome+virus.">Oral administration of bacterially expressed VP28dsRNA to protect Penaeus monodon from white spot syndrome virus.</a> Mar Biotechnol (NY). 10 (3), 242-249 (2008).</li><li>He, B., 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=Fluorescent+nanoparticle+delivered+dsRNA+toward+genetic+control+of+insect+pests).">Fluorescent nanoparticle delivered dsRNA toward genetic control of insect pests).</a> Adv Mater. 25 (33), 4580-4584 (2013).</li><li>Giljohann, D. A., Seferos, D. S., Prigodich, A. E., Patel, P. C., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+regulation+with+polyvalent+siRNA-nanoparticle+conjugates.">Gene regulation with polyvalent siRNA-nanoparticle conjugates.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (6), 2072-2073 (2009).</li><li>Davis, M. E., 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=Evidence+of+RNAi+in+humans+from+systemically+administered+siRNA+via+targeted+nanoparticles.">Evidence of RNAi in humans from systemically administered siRNA via targeted nanoparticles.</a> Nature. 464 (7921), 1067-1070 (2010).</li><li>Molinaro, R., 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=Polyethylenimine+and+chitosan+carriers+for+the+delivery+of+RNA+interference+effectors.">Polyethylenimine and chitosan carriers for the delivery of RNA interference effectors.</a> Expert opinion on drug delivery. 10 (12), 1653-1668 (2013).</li><li>Singha, K., 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=Polymers+in+small-interfering+RNA+delivery.">Polymers in small-interfering RNA delivery.</a> Nucleic acid therapeutics. 21 (3), 133-148 (2011).</li></ol>

Den kitosan / störande RNA nanoparticle metodik som beskrivs här har använts för att effektivt nå gener under larvutveckling i A. gambiae (figurerna 2, 3) och A. aegypti (figurerna 4, 5, 6, tabellerna 1, 2). Kitosan nanopartiklar kan framställas med antingen långa dsRNA eller siRNA, som båda har använts med framgång i myggor vilket framgår av de representativa resultat som beskrivs häri. Syntes av dsRNA är billigare än att köpa siRNA, men är mer arbetsi...

Blod utfodring vektor myggor av Anopheline och Aedine släkten sänder sjukdomsframkallande ämnen som är ansvariga för flera av de värsta gissel mänskligheten. Uppskattningsvis 3,4 miljarder människor riskerar för upphandlande malaria, som ansvarar för över en halv miljon dödsfall årligen i hela världen. Malaria resultat från infektion av Plasmodium sp. Parasiter, som överförs till människor genom bett av infekterade myggor av släktet Anopheles, inklusive den huvudsakliga afrikanska vektorn Anopheles gambiae ( <a href="http://www.who.int/topics/malaria/en/">http://www.who.int/topics/malaria/en/</a> , Aedes aegypti är den primära mygga vektor för denguevirus, som orsakar denguefeber, en ospecifik febersjukdom som är den mest utbredda och betydande arboviral sjukdomen i världen 2014) 1.. Dengue-viruset är för närvarande ett hot mot&gt; 2,5 miljarder människor i tropikerna, med en årlig incidence på cirka 50 miljoner fall resulterar i ~ 24.000 dödsfall årligen ( <a href="http://www.cdc.gov/dengue/">http://www.cdc.gov/dengue/</a> , 2014) 2. Trots den förödande globala konsekvenser myggburna sjukdomar på människors hälsa, är effektiva medel för att förebygga och behandla dessa sjukdomar saknas. Mygga kontroll är för närvarande den bästa metoden för att förebygga sjukdomar. Potentialen för styrning leddjur burna sjukdomar genom genmanipulation av smittspridande insekter har erkänts i över fyra decennier 3. Transgena stammar av A. aegypti konstruerad för att ha en undertryckbar hona specifik flight fenotyp nyligen har gjort möjligheterna att använda transgena vektorkontrollstrategier verklighet 4-6. Dessa framsteg har utmanat forskare att identifiera nya genetiska mål för vektorkontroll och ytterligare medel för att manipulera geners funktion i vektor myggor. Ändring av genuttryck dnder utveckling, vilket var fallet i kvinnoflightless myggor 4, kan främja klarlägga nya strategier vektorkontroll. Men till stor del på grund av tekniska utmaningar, funktioner mycket få gener har karakteriserats under utvecklingen av A. gambiae, A. aegypti, eller andra myggarter. Sedan upptäckten C. elegans 7, RNA-interferens (RNAi), som är bevarad hos djur, växter och mikroorganismer, har i stor utsträckning använts för funktionella genetiska studier i en mängd olika organismer, inklusive insekter 8,9. Den RNAi vägen initieras av Dicer, som klyver långa dsRNA till korta 20-25 nukleotid-långa siRNA som fungerar som sekvensspecifika störande RNA. siRNA tystnad gener som kompletterar i sekvens genom att främja avskrift omsättning, klyvning, och störningar i översättning 9. Långa dsRNA molekyler (vanligtvis 300-600 bp) eller anpassade siRNA riktade en particulaR-sekvensen kan användas i forskningslaboratorium för att tysta varje gen av intresse. Genom att hantera när störande RNA levereras, kan forskarna styra den tid vid vilken gen tysta invigda. Denna fördel är användbart eftersom det kan användas för att övervinna utmaningar som utvecklings dödlighet eller sterilitet, vilket kan hindra produktion och underhåll av stammar som bär ärftliga mutationer, en dyr och arbetskrävande process som ännu inte är tillgänglig i alla insektsarter. Även graden av geners uttryck med RNAi kan variera från gen till gen, vävnad till vävnad och djur till djur, är RNAi i stor utsträckning för funktionell analys av gener i mygg och andra insekter 8,9. Tre störande RNA leveransstrategier har använts i myggor: mikroinjektion, blötläggning / lokal applicering och förtäring. För en detaljerad historia och jämförelse av användningen av dessa tre tekniker i insekter, se Yu et al 8. We har framgångsrikt använt mikroinjektion 10 som ett medel för att leverera siRNA att rikta utvecklingsgener i A. aegypti embryon, larver och puppor 11-14. Detta kräver dock arbetsintensiva leveransstrategi både en mikroinjektion setup och en skicklig hand. Dessutom är mikroinjektion stressigt för organismen, en confounding faktor, speciellt när beteende fenotyper kommer att bedömas. Slutligen kan mikroinjektion leverans inte utvidgas till området för vektorstyrning. Som ett alternativ, blötläggning av organismen i interfererande RNA-lösning har också blivit ett populärt sätt att inducera gentystande, eftersom det är bekvämt och kräver lite utrustning eller arbetskraft. Blötläggning har främst använts i insekts cellinje studerar 8, men i en ny studie, var knockdown uppnåtts i A. aegypti larver nedsänktes i en lösning av dsRNA 15, som djuren tycktes vara inges. Men för studier med analys av flera Experimental grupper eller fenotyper är blötläggning ganska kostsamt. Lopez-Martinez et al. 16 beskrivs rehydrering driven RNAi, en ny metod för störande RNA leverans som innebär uttorkning i saltlösning och rehydrering med en enda droppe vatten innehåller störande RNA. Detta tillvägagångssätt gör skära kostnader i samband med hela djuret nedsänkning, men är dyrare än mikroinjektion och får begränsas i sin ansökan till arter som tål höga osmotiska tryck. Dessutom är det svårt att föreställa sig hur nedsänkning eller uttorkning / rehydrering nedsänkning metodik skulle kunna anpassas för smittospridare i området. Av dessa skäl, för post-embryonala studier, är leverans av störande RNA med intagen föda ett lönsamt alternativ strategi. Även intag baserade strategier inte fungerar i alla insektsarter, kanske främst Drosophila melanogaster, har oral tillförsel av störande RNA blandat med mat främjas gen silencing i en mängd olika insekter 8,17, inklusive A. aegypti vuxna 18. Vi beskrev kitosan nanopartikel-medierad RNAi i A. gambiae larver 19 och har framgångsrikt tillämpat detta tillvägagångssätt för reduktion av genuttryck i A. aegypti larver 20,21. Här, metodik för detta RNAi förfarande, vilket innebär inneslutning av störande RNA genom polymer kitosan, är detaljerad. Chitosan / störande RNA nanopartiklar bildas genom självorganisering av polykatjoner med störande RNA genom elektrostatiska krafter mellan positiva laddningar av aminogrupper i kitosan och negativa laddningar som bärs av fosfatgrupper på ryggraden i störande RNA 19. Det förfarande som beskrivs är kompatibel med både långa dsRNA molekyler (nedan kallat dsRNA) eller dubbelsträngade siRNA (nedan kallat siRNA). Efter syntes kitosan / störande RNA nanopartiklar blandas med larver mat och levereras tilllarver vid förtäring. Denna metod är relativt billigt, kräver lite utrustning och arbetskraft 19, och underlättar hög genomströmning analys av flera fenotyper, inklusive analys av beteenden 20,21. Denna metod, som kan anpassas för gentystande studier i andra insekter, bland andra vektorer sjukdoms och insekts skadedjur inom jordbruket, skulle potentiellt kunna användas för geners uttryck i en mängd andra djurarter. Dessutom kunde kitosan, en billig, giftfri och biologiskt nedbrytbar polymer 22, potentiellt utnyttjas inom området för artspecifika myggkontroll.

<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

Vector myggor fogar mer mänskligt lidande än någon annan organism - och döda mer än en miljon människor varje år. De mygga genomprojekt underlättas forskningen i nya aspekter av mygga biologi, inklusive funktionella genetiska studier i den primära afrikanska malaria vektor Anopheles gambiae och denguefeber och gula febern vektor Aedes aegypti. RNA störningsfri (RNAi-) medierad geners uttryck har använts för att rikta gener av intresse i båda dessa sjukdomsvektormyggarter. Här beskriver vi en ordning för beredning av kitosan / störande RNA nanopartiklar som kombineras med mat och intas av larver. Denna tekniskt okomplicerad, hög genomströmning, och relativt billig metod, som är kompatibel med långa dubbelsträngat RNA (dsRNA) eller små störande RNA (siRNA) molekyler, har använts för att framgångsrikt knockdown av ett antal olika gener i A. gambiae och A. aegyptilarver. Efter larv matning, knockdown, vilket verifieras genom QRT-PCR eller in situ hybridisering, kan kvarstå åtminstone genom den sena puppstadium. Denna metod kan tillämpas på en bred variation av mygga och andra insektsarter, inklusive skadedjur inom jordbruket, liksom andra icke-modellorganismer. Förutom dess användbarhet vid forskningslaboratoriet, i framtiden, kitosan, en billig, icke-toxisk och biologiskt nedbrytbar polymer, skulle potentiellt kunna utnyttjas inom området.

<html> A. gambiae: Kitosan / dsRNA nanopartiklarna bildas på grund av den elektrostatiska växelverkan mellan aminogrupperna hos kitosan och fosfatgrupperna i dsRNA. Effektiviteten av dsRNA inkorporering i nanopartiklar är vanligen över 90% mätt med utarmning av dsRNA från lösningen. Atomkraftsmikroskopi bilder visar att kitosan-dsRNA partikelstorleksmedelvärden 140 nm i diameter, som sträcker sig från 100 till 200 nm (fig 1). <p class="...

Watch this Scientific Journal Video about Chitosan/Interfering RNA Nanoparticle Mediated Gene Silencing in Disease Vector Mosquito Larvae at JoVE.com

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

Här beskriver vi ett förfarande för att inhibera genfunktion i sjukdoms vektor myggor genom användning av kitosan / interfererande RNA nanopartiklar som intas av larver.

Chitosan / Störande RNA nanopartiklar Medierad geners uttryck i sjukdom Vector mygglarver

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

Virus-inducerad geners uttryck (VIGS) i Nicotiana benthamiana Och Tomat

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

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

Levande cell Kalcium Imaging Kombinerat med siRNA Medierad geners uttryck Identifierar Ca 2 + Läckage kanaler i ER membranet och deras regleringsmekanismer

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

Agrobacterium-medierad virusinducerade geners uttryck test på Bomull

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

In vitro transkription och begränsning av Gaussia Luciferas mRNA Följt av HeLa celltransfektion

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

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

Isolering av ribosom Bundna framväxande Polypeptider<em&gt; In vitro</em&gt; För att identifiera Translationell Paus webbplatser Längs mRNA

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

Använda SecM Arrest sekvens som ett verktyg för Isolera ribosom Bundna Polypeptider

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

Utarmning av ribosomalt RNA för Mosquito Gut Metagenomic 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

Metabolisk Märkning av Leucin Rich Upprepa Kinaser 1 och 2 med radioaktivt fosfat

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

Analys av global RNA syntes vid den inre cellnivå efter Hypoxi

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

En experimentell och bioinformatik Protokoll för RNA-seq Analyser av fotoperiodisk diapaus i den asiatiska tigern Mosquito,<em&gt; Asiatisk tigermygga</em

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