Detta första fall av genetisk manipulation i en ödla har skapat en modellorganism som kan hjälpa till att få ytterligare förståelse för reptilernas evolution och utveckling
CRISPR-Cas9 eller helt enkelt Crispr är en unik, snabb och billig gen redigeringsverktyg som möjliggör redigering av ett genom genom att radera, lägga till eller ändra DNA-. CRISPR akronym står för "Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats". Detta verktyg är enkelt och mer exakt än tidigare metoder för redigering DNA-.
CRISPR-Cas9-verktyget injicerar organismer i zygote (encellsstadiet) med en DNA-konstruktion gjord av (a) Cas9-enzym som fungerar som "sax" och kan skära eller radera en del av DNA, (b) styra RNA - en sekvens som matchar målgenen och leder därmed Cas9-enzymet till målplatsen. När en målsektion av DNA är skuren, kommer cellens DNA-reparationsmaskineri att återförenas med den återstående strängen och i processen tystar den riktade genen. Eller genen kan "korrigeras" genom att använda en ny modifierad DNA-mall i en process som kallas homologistyrd reparation. Således tillåter CRISPR-Cas9-verktyget genetiska modifieringar genom att injicera gen-redigering lösningar till ett encelligt befruktat ägg. Denna process orsakar en genetisk förändring (mutation) i alla efterföljande celler som produceras vilket påverkar genfunktionen.
Även om CRISPR-Cas9 rutinmässigt används i många arter, inklusive fiskar, fåglar och däggdjur, har den hittills inte varit framgångsrik i att genetiskt manipulera reptiler. Detta beror främst på två barriärer. För det första lagrar kvinnliga reptiler spermier under lång tid i sin äggledare, vilket gör det svårt att fastställa den exakta tiden för befruktning. För det andra har fysiologin för äggen från reptiler många egenskaper som böjliga äggskal, bräcklighet utan luftutrymme inuti vilket gör det utmanande att manipulera embryona utan att orsaka bristning eller skada.
I en artikel uppladdad på bioRxiv den 31 mars 2019 har forskare rapporterat utveckling och testning av ett sätt att använda CRISPR-Cas9 genredigering hos reptiler för första gången. Den reptilart som valdes i studien var en tropisk ödla kallas Anolis sagrei eller vanligare brun anole som är utbredd i Karibien. Ödlorna i studien samlades in från en vild region i Florida, USA. Denna art är idealisk för studien på grund av dess miniatyrstorlek, långa häckningssäsong och relativt korta genomsnittliga tid mellan två generationer.
För att övervinna de begränsningar som reptiler för närvarande står inför mikroinjicerade forskare CRISPR-komponenter i omogna obefruktade ägg medan äggen fortfarande fanns i honödlor innan befruktningen. De riktade in sig på tyrosinasgenen som producerar ett enzym som kontrollerar hudpigmentering hos ödlor och om denna gen tas bort skulle ödlan födas till en albino. Denna tydliga pigmenteringsfenotyp var anledningen till att välja tyrosinasgenen. De mikroinjicerade äggen mognar sedan inuti honan och befruktas sedan naturligt med en införd hane eller lagrad sperma.
Som ett resultat föddes fyra albinoödlor några veckor senare, vilket bekräftade att genen tyrosinas inaktiverades och genredigering processen var framgångsrik. Eftersom avkomman innehöll en redigerad gen från båda föräldrarna var det tydligt att CRISPR-komponenter förblev aktiva mycket längre i moderns omogna oocyt och efter befruktning muterade det paternala gener. Således uppvisade muterade albinoödlor manipulerat tyrosinas i gener som ärvts från både mamma och pappa eftersom albinism är en egenskap som ärvts från båda föräldrarna.
Detta är den första studien någonsin som effektivt producerar genetiskt modifierade reptiler. Forskningen skulle kunna fungera på liknande sätt i andra ödlaarter som ormar för vilka nuvarande tillvägagångssätt har varit misslyckade hittills. Detta arbete kan hjälpa till att få ytterligare förståelse för reptilernas evolution och utveckling.
***
{Denna studie är för närvarande inlämnad för peer review. Du kan läsa den förtryckta versionen genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Rasys AM et al. 2019. Förtryck. CRISPR-Cas9 Genredigering i ödlor genom mikroinjektion av obefruktade oocyter. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
