里諾內(nèi)華達(dá)大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系助理教授Monika Gulia-Nuss正致力于在她的實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因蜱，這是同類中的第一個，以探索載體控制的新靶點(diǎn)。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(shí)驗(yàn)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(diǎn)是能夠在實(shí)驗(yàn)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(biāo)。”

“我們剛從國立衛(wèi)生研究院獲得的這個特殊項(xiàng)目是開發(fā)用于生成功能性研究的轉(zhuǎn)基因蜱的方法，”Gulia-Nuss說。

在這個意義上，轉(zhuǎn)基因意味著在生物體中刪除或過表達(dá)基因 - 在這種情況下是蜱。生成轉(zhuǎn)基因蜱不僅有助于Gulia-Nuss實(shí)驗(yàn)室探索載體控制的新領(lǐng)域，還有助于理解與蜱 - 病原體相互作用有關(guān)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(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)正在構(gòu)建工具。

Gulia-Nuss最初是一名蚊子生物學(xué)家，他參與了蜱蟲研究，對吸血蜘蛛的經(jīng)驗(yàn)很少。對于許多實(shí)驗(yàn)室和研究人員來說，研究蜱已經(jīng)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?yàn)橛辛宋米?，我已?jīng)習(xí)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(zhuǎn)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(dāng)我在2016年在大學(xué)設(shè)立我的實(shí)驗(yàn)室時，我的第一個目標(biāo)是將生命周期縮短到更容易管理的時間，”她說。“我們能夠?qū)⑺鼜膬赡隃p少到五個月，這對我們來說是一大進(jìn)步。”

實(shí)驗(yàn)室能夠通過將蜱放置在設(shè)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(xiàng)資助的共同研究員Robert Harrell是轉(zhuǎn)基因昆蟲的專家，負(fù)責(zé)管理馬里蘭大學(xué)的昆蟲轉(zhuǎn)化設(shè)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(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)室研究背后的主要假設(shè)在于破壞蜱中的胰島素信號傳導(dǎo)，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(dǎo)對營養(yǎng)代謝非常重要，而營養(yǎng)代謝又對包括蜱在內(nèi)的所有生物都很重要。

“營養(yǎng)素對于生物體內(nèi)發(fā)育的寄生蟲很重要，因?yàn)榧纳x需要來自宿主的所有營養(yǎng)物質(zhì)，”Gulia-Nuss說。“為了獲得這些營養(yǎng)素，宿主的胰島素信號應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(biāo)。

該實(shí)驗(yàn)室正計劃使用一種名為CRISPR-Cas9的技術(shù)，該技術(shù)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(xiàng)技術(shù)，該實(shí)驗(yàn)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(dǎo)或其他靶標(biāo)。

“它比上一代的工具更容易，”Gulia-Nuss說。“這不容易，但絕對容易。”