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这些白化蜥蜴是世界上第一个基因编辑的爬行动物

2021-01-20 10:14:47

认识世界上第一个基因编辑的爬行动物:白化蜥蜴大小与食指大小相当。研究人员使用CRISPR-Cas9制作蜥蜴,为主要动物模型之外的基因编辑提供技术。研究人员在8月27日发表在“ 细胞报道 ”杂志上的研究中表明,蜥蜴可以成功地将基因编辑的白化病等位基因传递给后代。

“很长一段时间以来,我们一直在努力研究如何修改爬行动物基因组并操纵爬行动物中的基因,但我们一直坚持在主要模型系统中进行基因编辑的模式,”相应的作者Doug Menke说。 ,佐治亚大学的副教授。“我们想探索anole蜥蜴来研究基因调控的进化,因为他们在加勒比海岛屿上经历了一系列的物种形成事件,就像达尔文的加拉帕戈斯雀鸟一样。”

在大多数模型系统中进行基因编辑的方法是将CRISPR-Cas9基因编辑试剂注入新鲜受精卵或单细胞受精卵中。但是这种技术不能用于爬行动物,Menke说,因为蜥蜴有内部受精,施肥时间无法预测。来自雌性蜥蜴的分离的单细胞胚胎也不容易转移,使得几乎不可能在蜥蜴外操纵。

但是Menke和他的研究团队注意到,卵巢上方的透明膜使他们能够看到所有正在发育的卵子,包括哪些卵子将被排卵并接下来受精。他们决定将CRISPR试剂注入卵巢内的未受精卵中,看看CRISPR是否仍能发挥作用。

“因为我们正在注射未受精卵,我们认为我们只能对遗传自母亲的等位基因进行基因编辑。父本DNA不在这些未受精的卵母细胞中,”Menke说。“我们不得不等待蜥蜴孵化三个月,所以它有点像慢动作基因编辑。但事实证明,当我们做这个程序时,我们生成的大约一半的突变蜥蜴有基因编辑事件母系等位基因和父系等位基因。“

这表明CRISPR组分在未受精卵内保持活性数天,甚至数周。在对后代进行筛选后,研究人员发现,大约6%至9%的卵母细胞(取决于它们的大小)会产生具有基因编辑事件的后代。

“相对于可以提高效率高达80%或更高的非常成熟的模型系统,6%似乎很低,但之前没有人能够在任何爬行动物中进行这些操作,”Menke说。“没有一大群发育遗传学家正在研究爬行动物,所以我们希望能够开发出尚未开发的令人兴奋的功能生物学。”

门克说,他的团队有两个理由制造蜥蜴白化病,而不是编辑其他特征。首先,当酪氨酸酶白化病基因被敲除时,它导致色素沉着的丧失而对动物不致死。其次,由于患有白化病的人经常有视力问题,研究人员希望用蜥蜴作为模型来研究这种基因的丧失如何影响视网膜的发育。

“人类和其他灵长类动物在眼睛中有一个特征,称为中央凹,这是视网膜中的凹坑状结构,对于高敏度视力至关重要。中心凹在主要模型系统中不存在,但存在于anole 蜥蜴中,如他们依靠高敏锐度的视觉捕食昆虫,“门克说。

Menke说,在爬行动物中研究基因功能为探索在非成熟动物模型中研究得最好的发展方面提供了新的机会。最终,这种基因编辑技术可以翻译成其他动物使用。

“我们永远不知道下一个主要见解将来自哪里,如果我们甚至无法研究基因如何在一大群动物中发挥作用,那么就无法知道我们是否已经探索了所有可以探索的东西。动物基因功能的领域,“门克说。“如果我们花时间研究进行基因编辑的方法,每个物种无疑都要告诉我们。”

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