【這款“基因剪刀”可改變蟑螂基因】研究人員已經開發出一種CRISPR-Cas9新方法,使蟑螂基因編輯成為可能。相關成果http://t.cn/A6XScEJT 近日發表於開放科學期刊《細胞報告方法》。

這項簡單而有效的技術被命名為“直接親本”CRISPR (DIPA-CRISPR)。該技術將物質注入卵子正在發育的成年雌性體內,而不是注入胚胎本身。

“在某種意義上,昆蟲研究人員擺脫了注射卵子的煩惱。”論文通訊作者、日本京都大學的Takaaki Daimon說,“我們現在可以更自由、更隨意地編輯昆蟲基因組。原則上,這種方法應適用於90%以上的昆蟲種類。”

目前,昆蟲基因編輯方法通常需要將材料注射到早期胚胎中,這嚴重限制了其在許多物種中的應用。例如,由於蟑螂獨特的生殖系統,過去研究未能實現對它們的基因操作。

此外,昆蟲基因編輯通常需要昂貴的設備、針對每個物種的特定實驗裝置和高技能的實驗室人員。“傳統方法存在的問題困擾著希望對多種昆蟲進行基因組編輯的研究人員。”Daimon說。

為了克服這些限制,Daimon和合作者將Cas9核糖核蛋白(RNPs)注射到成年雌性蟑螂的主體腔中,使發育中的卵細胞發生遺傳突變。結果表明,基因編輯效率(編輯個體占孵化個體總數的比例)可高達22%。在赤擬谷盜中,DIPA-CRISPR的效率達到50%以上。此外,研究人員通過聯合注射單鏈寡核苷酸和Cas9 RNPs產生了甲蟲基因敲入,但效率較低,有待進一步提高。

研究人員認為,DIPA-CRISPR在兩個進化距離較遠的物種上的成功應用顯示了其廣汎應用的潛力。但這種方法並不直接適用於包括果蠅在內的所有昆蟲。

此外,實驗表明,成功與否的最關鍵因素是被注射的成年雌性。因此,DIPA-CRISPR需要人們對昆蟲卵巢發育有很好的了解。考慮到昆蟲的不同生活史和繁殖策略,這對某些物種來說可能是一個挑戰。

盡管存在這些限制,DIPA-CRISPR是可訪問的、高度實用的,並且可以很容易地在實驗室實施,進而將基因編輯應用擴展到廣汎的模型和非模型昆蟲物種中。該技術只需要小型設備進行注射,而且只需要cas9蛋白和單導RNA兩種成分,極大地簡化了基因編輯的程序。此外,商業化的標准Cas9可以用於成年昆蟲注射,省去了費時的蛋白質定制工程。

“通過改善DIPA-CRISPR方法使其更有效和通用,我們或許能夠對幾乎所有的150萬種昆蟲進行基因組編輯,開創一個可以充分利用昆蟲神奇生物功能的未來。”Daimon說,“原則上,也有可能使用類似的方法編輯其他節肢動物基因組,包括農業和醫療害蟲,如蟎和蜱,以及重要的漁業資源,如蝦和蟹。”http://t.cn/A6XSgumx

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