有史以來第一個轉基因蜱有助于對抗蜱傳疾病 如萊姆病
里諾內華達大學生物化學與分子生物學系助理教授Monika Gulia-Nuss正致力于在她的實驗室中創(chuàng)造轉基因蜱,這是同類中的第一個,以探索載體控制的新靶點。病媒控制是用于限制傳播疾病病原體的生物的任何戰(zhàn)略方法,例如萊姆病。
Gulia-Nuss的實驗室專門研究鹿蜱,并從國立衛(wèi)生研究院獲得了407,000美元的資助,以繼續(xù)研究。
“我們的重點是能夠在實驗室操縱這些蜱,以便我們能夠理解不同基因的功能,”Gulia-Nuss說。“通過這種方式,我們可以找到更好的方法來尋找新的疫苗,藥物或殺蟲劑目標。”
“我們剛從國立衛(wèi)生研究院獲得的這個特殊項目是開發(fā)用于生成功能性研究的轉基因蜱的方法,”Gulia-Nuss說。
在這個意義上,轉基因意味著在生物體中刪除或過表達基因 - 在這種情況下是蜱。生成轉基因蜱不僅有助于Gulia-Nuss實驗室探索載體控制的新領域,還有助于理解與蜱 - 病原體相互作用有關的基因。
“蜱研究的主要障礙之一是我們沒有任何遺傳工具來剖析其基因的功能,”Gulia-Nuss說。
實驗室知道某些基因在其他生物體中的功能,但是在研究蜱蟲時,這些特定的工具并不容易獲得,因此Gulia-Nuss和她的團隊正在構建工具。
Gulia-Nuss最初是一名蚊子生物學家,他參與了蜱蟲研究,對吸血蜘蛛的經驗很少。對于許多實驗室和研究人員來說,研究蜱已經證明在時間方面是困難的。
“我不知道蜱生命周期是兩年,”Gulia-Nuss說。“這對我來說是一個驚喜,因為有了蚊子,我已經習慣了10天的生命周期,而這里我有這種生物需要兩年時間,這是蜱研究的另一個障礙。”
Gulia-Nuss在她的轉基因研究中的第一步是縮短她正在研究的蜱蟲的生命周期。
“當我在2016年在大學設立我的實驗室時,我的第一個目標是將生命周期縮短到更容易管理的時間,”她說。“我們能夠將它從兩年減少到五個月,這對我們來說是一大進步。”
實驗室能夠通過將蜱放置在設置為更高溫度的培養(yǎng)箱中來增加它們的新陳代謝并因此使它們更快地蛻皮。
Gulia-Nuss的第二步是注射蜱胚胎,這是以前沒有人做過的事情。
“我們甚至不知道注射胚胎需要什么操作,”Gulia-Nuss說。
Gulia-Nuss的合作者和該項資助的共同研究員Robert Harrell是轉基因昆蟲的專家,負責管理馬里蘭大學的昆蟲轉化設施。他們一起利用他們在蚊子胚胎注射方面的專業(yè)知識,并將其轉化為蜱蟲研究。
“我們能夠注射蜱胚胎,因此縮短的生命周期和我們證明我們可以注射蜱胚胎的能力是真正幫助我們獲得這筆資助的兩個主要步驟,”Gulia-Nuss說。
實驗室研究背后的主要假設在于破壞蜱中的胰島素信號傳導,從而影響寄生蟲的發(fā)育。
“如果我們破壞蜱中的胰島素信號,這將影響它們的生理和行為,并可能影響它們攜帶的病原體的發(fā)育,”Gulia-Nuss說。
胰島素信號傳導對營養(yǎng)代謝非常重要,而營養(yǎng)代謝又對包括蜱在內的所有生物都很重要。
“營養(yǎng)素對于生物體內發(fā)育的寄生蟲很重要,因為寄生蟲需要來自宿主的所有營養(yǎng)物質,”Gulia-Nuss說。“為了獲得這些營養(yǎng)素,宿主的胰島素信號應該是完美的順序,但如果我們擾亂宿主的胰島素信號,那可能會影響寄生蟲的發(fā)育。”
影響寄生蟲發(fā)育將有助于實驗室更好地了解蜱中的病原體相互作用,以及萊姆病等疾病的病媒控制目標。
該實驗室正計劃使用一種名為CRISPR-Cas9的技術,該技術能夠操縱不同生物體中的基因而無需成為模式生物。利用這項技術,該實驗室將能夠敲除蜱中的基因并更好地了解它們的功能,例如胰島素信號傳導或其他靶標。
“它比上一代的工具更容易,”Gulia-Nuss說。“這不容易,但絕對容易。”
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