Познакомьтесь с первыми в мире генетически модифицированные рептилиями: ящерицами-альбиносами размером примерно с указательный палец. Исследователи использовали CRISPR-Cas9 для создания этих ящериц. В своем исследовании, опубликованном 27 августа в журнале Cell Reports , исследователи также показывают, что ящерицы могут успешно передавать отредактированные генами аллели альбинизма своим потомкам.
«В течение некоторого времени мы боролись с тем, как модифицировать геномы рептилий и манипулировать генами в рептилиях, но мы застряли в режиме, в котором редактирование генов осуществляется в основных модельных системах», — говорит соответствующий автор Даг Менке. , доцент в Университете Джорджии. «Мы хотели исследовать ящериц-анолов, чтобы изучить эволюцию генной регуляции, поскольку они пережили серию событий видообразования на карибских островах, очень похожих на зябликов Дарвина на Галапагосских островах».
В большинстве модельных систем редактирование генов осуществляется путем введения реагентов для редактирования генов CRISPR-Cas9 в свежеоплодотворенные яйца или одноклеточные зиготы. Но эта техника не может использоваться для рептилий, говорит Менке, потому что ящерицы имеют внутреннее оплодотворение, и время оплодотворения не может быть предсказано. Изолированный одноклеточный эмбрион от самки ящерицы также не может быть легко перенесен, что делает почти невозможным манипулирование вне ящерицы.
Но Менке и его исследовательская группа заметили, что прозрачная мембрана над яичником позволяет им видеть все развивающиеся яйца, в том числе какие яйца будут овулировать и оплодотворяться дальше. Они решили ввести реагенты CRISPR в неоплодотворенные яйца в яичниках и посмотреть, будет ли CRISPR все еще работать.
«Поскольку мы вводим неоплодотворенные яйца, мы думали, что сможем редактировать гены только на аллелях, унаследованных от матери. Отцовской ДНК в этих неоплодотворенных ооцитах нет», — говорит Менке. «Нам пришлось ждать три месяца, пока ящерицы не вылупятся, так что это немного похоже на медленное редактирование генов. Но оказывается, что когда мы делали эту процедуру, около половины сгенерированных нами ящериц-мутантов имели события редактирования генов на материнский аллель и отцовский аллель. «
Это говорит о том, что компоненты CRISPR остаются активными в течение нескольких дней или даже недель внутри неоплодотворенных яиц. После скрининга потомков, исследователи обнаружили, что около 6-9% ооцитов, в зависимости от их размера, производили потомство с событиями редактирования генов.
«По сравнению с очень устоявшимися модельными системами, которые могут иметь эффективность до 80% или выше, 6% кажутся низкими, но никто раньше не мог делать подобные манипуляции с какой-либо рептилией», — говорит Менке. «Не существует большого сообщества генетиков развития, которые изучают рептилий, поэтому мы надеемся использовать захватывающую функциональную биологию, которая еще не исследована».
Менке говорит, что у его команды было две причины сделать ящериц альбиносами, а не редактировать другие черты. Во-первых, когда ген тирозиназы альбинизма отключается, это приводит к потере пигментации, не приводя к летальному исходу для животного. Во-вторых, поскольку у людей с альбинизмом часто возникают проблемы со зрением , исследователи надеются использовать ящериц в качестве модели для изучения того, как потеря этого гена влияет на развитие сетчатки.
«У людей и других приматов есть особенность в глазу, называемая фовеа, которая представляет собой ямообразную структуру в сетчатке, которая является важной для острого зрения. Фовеа отсутствует в основных модельных системах, но присутствует у ящериц анола , так как они полагаются на зрение высокой остроты, чтобы охотиться на насекомых», говорит Менке.
По словам Менке, изучение функций генов у рептилий открывает новые возможности для изучения аспектов развития, которые лучше всего изучать на неустановленных животных моделях. И, в конечном счете, эта техника редактирования генов может быть переведена для использования на других животных.
«Мы никогда не знаем, откуда придут следующие основные идеи, и если мы не сможем даже изучить, как работают гены в огромной группе животных, то нет никакого способа узнать, изучили ли мы все, что можно исследовать в царство функции генов у животных «, говорит Менке. «Каждому виду, несомненно, есть, что сказать нам, если мы потратим время на разработку методов для редактирования генов».
Источник:
