Opos albinos udowadnia, że ​​CRISPR działa również na torbacze

Riken

Myszy: sprawdź. Jaszczurki: sprawdź. Kalmary: sprawdź. Torbacze… sprawdź.

CRISPR został wykorzystany do modyfikacji genów pomidorów, ludzi i prawie wszystkiego pomiędzy. Jednak ze względu na ich wyjątkową biologię reprodukcyjną i względną rzadkość w warunkach laboratoryjnych torbacze unikały pośpiechu CRISPR – aż do teraz.

Zespół naukowców z japońskiego Instytutu RIKEN, krajowej placówki badawczej, wykorzystał tę technologię do edycji genów południowoamerykańskiego gatunku oposa. Wyniki zostały opisane w a Nowy badanie dziś w Current Biology. Możliwość modyfikowania genomów torbaczy może pomóc biologom dowiedzieć się więcej o zwierzętach i wykorzystać je do badania odpowiedzi immunologicznych, biologii rozwojowej, a nawet chorób, takich jak czerniak.

Jestem bardzo podekscytowany widząc ten artykuł. To osiągnięcie, o którym nie sądziłem, że może się wydarzyć za mojego życia, mówi John VandeBerg , genetyk z University of Texas w Rio Grande Valley, który nie brał udziału w badaniu.

Trudności z genetyczną modyfikacją torbaczy miały mniej wspólnego z CRISPR niż z zawiłościami biologii rozrodu torbaczy, mówi Hiroshi Kiyonari , główny autor nowego badania.

Powiązana historia

Edycja genów uodporniła świnie na śmiertelną epidemię

Trwa duży projekt dotyczący odpornych na choroby świń przy użyciu CRISPR do zmiany ich DNA. Czy następni są ludzie?

Podczas gdy kangury i koale są bardziej znane, naukowcy badający torbacze często używają oposów w eksperymentach laboratoryjnych, ponieważ są mniejsze i łatwiejsze w utrzymaniu. Szare krótkoogoniaste oposy, gatunek użyty w badaniu, są spokrewnione z białolicami północnoamerykańskimi oposami, ale są mniejsze i nie mają woreczka.

Naukowcy z RIKEN wykorzystali CRISPR do usunięcia lub wybicia genu kodującego produkcję pigmentu. Ukierunkowanie na ten gen oznaczało, że gdyby eksperymenty zadziałały, wyniki byłyby oczywiste na pierwszy rzut oka: oposy byłyby albinosami, jeśli obie kopie genu zostałyby znokautowane, i cętkowane lub mozaikowe, jeśli usunięto pojedynczą kopię.

Otrzymany miot zawierał jeden opos albinos i jeden opos mozaikowy (na zdjęciu powyżej). Naukowcy wyhodowali również te dwa, co zaowocowało miotem w pełni albinosów, co pokazuje, że ubarwienie było dziedziczną cechą genetyczną.

Naukowcy musieli pokonać kilka przeszkód, aby edytować genom oposa. Najpierw musieli ustalić terminy wstrzyknięć hormonów, aby przygotować zwierzęta do ciąży. Drugim wyzwaniem było to, że wkrótce po zapłodnieniu jaja torbaczy rozwijają wokół siebie grubą warstwę, zwaną śluzówką. Utrudnia to wstrzyknięcie preparatu CRISPR do komórek. „Przy pierwszych próbach igły albo nie przeniknęły do ​​komórek, albo uszkodziły je, aby zarodki nie mogły przetrwać”, mówi Kiyonari.

Naukowcy zdali sobie sprawę, że dużo łatwiej byłoby wykonać zastrzyk na wcześniejszym etapie, zanim powłoka wokół jajka stanie się zbyt twarda. Zmieniając się, gdy w laboratoriach wyłączano światła, naukowcy zmusili oposy do kojarzenia się później wieczorem, aby jaja były gotowe do pracy rano, około półtora dnia później.

Następnie naukowcy użyli narzędzia zwanego wiertarką piezoelektryczną, które wykorzystuje ładunek elektryczny do łatwiejszego penetrowania membrany. Pomogło im to wstrzyknąć komórki bez ich uszkodzenia.

Myślę, że to niesamowity wynik, mówi Richard Behringer , genetyk z University of Texas. Pokazali, że można to zrobić. Teraz nadszedł czas na biologię – dodaje.

Oposy były używane jako zwierzęta laboratoryjne od lat 70. XX wieku, a naukowcy próbowali edytować ich geny przez co najmniej 25 lat, mówi VandeBerg, który zaczął próbować stworzyć pierwszą laboratoryjną kolonię oposów w 1978 roku. Były również pierwszymi torbaczami, które miały swoje genom w pełni zsekwencjonowany , w 2007.

Biolodzy porównawczy mają nadzieję, że zdolność do genetycznego modyfikowania oposów pomoże im dowiedzieć się więcej o niektórych unikalnych aspektach biologii torbaczy, które nie zostały jeszcze rozszyfrowane. Znajdujemy geny i genomy torbaczy, których nie mamy, więc tworzy to trochę tajemnicy co do tego, co robią, mówi Rob Miller , immunolog z Uniwersytetu Nowego Meksyku, który w swoich badaniach wykorzystuje oposy.

Większość kręgowców ma dwa typy limfocytów T, jeden ze składników układu odpornościowego (a jaszczurki mają tylko jeden typ). Ale torbacze, w tym oposy, mają trzeci typ, a naukowcy nie są pewni, co robią ani jak działają. Miller mówi, że możliwość usunięcia komórek i zobaczenia, co się stanie, lub znokautowania innych części układu odpornościowego, może pomóc im zrozumieć, co robi ta tajemnicza komórka.

Oposy są również wykorzystywane jako modele niektórych ludzkich chorób. Są jednymi z niewielu ssaków, które dostają czerniak (rak skóry) jak ludzie.

Inną interesującą cechą oposów jest to, że rodzą się już po 14 dniach, jako niewiele więcej niż kulki komórek z przedramionami, które pomagają im wczołgać się na klatkę piersiową matki. Te małe żelki rozwijają następnie oczy, tylne kończyny i przyzwoity kawałek ich układu odpornościowego po tym, jak już są w świecie.

Ponieważ tak wiele z ich rozwoju następuje po urodzeniu, badanie i manipulowanie ich wzrostem może być znacznie łatwiejsze niż wykonywanie podobnej pracy u innych zwierząt laboratoryjnych, takich jak myszy. Kiyonari mówi, że jego zespół szuka innych sposobów na podrasowanie genów oposów w celu zbadania rozwoju narządów zwierząt.

Miller i inni badacze mają nadzieję, że edytowane genowo oposy pomogą im dokonać nowych odkryć dotyczących biologii i nas samych. Czasami biologia porównawcza ujawnia to, co jest naprawdę ważne, mówi. „Rzeczy, które nas łączy, muszą być fundamentalne, a rzeczy, które są inne, są interesujące.

ukryć