Гэты першы выпадак генетычных маніпуляцый у яшчаркі стварыў мадэль арганізма, які можа дапамагчы атрымаць далейшае разуменне эвалюцыі і развіцця рэптылій
CRISPR-Cas9 ці проста CRISPR з'яўляецца унікальным, хуткім і недарагім ген інструмент рэдагавання, які дазваляе рэдагаваць геном шляхам выдалення, дадання або змены ДНК. Абрэвіятура CRISPR расшыфроўваецца як 'Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats'. Гэты інструмент просты і больш дакладны, чым папярэднія метады, якія выкарыстоўваліся для рэдагавання ДНК.
Інструмент CRISPR-Cas9 ўводзіць арганізмам на стадыі зіготы (аднаклеткавай) канструкцыю ДНК з (а) фермента Cas9, які дзейнічае як «нажніцы» і можа разрэзаць або выдаліць частку ДНК, (б) накіроўваць РНК - паслядоўнасць, якая супадае з мэтавым генам і такім чынам накіроўвае фермент Cas9 да мэтавага месца. Пасля таго, як мэтавая частка ДНК разразаецца, механізм рэпарацыі ДНК клеткі зноў далучаецца да пакінутай ланцугу і ў працэсе заглушае мэтавы ген. Або ген можа быць «выпраўлены» з дапамогай новай мадыфікаванай шаблону ДНК у працэсе, які называецца рэпарацыяй, накіраванай на гамалогію. Такім чынам, інструмент CRISPR-Cas9 дазваляе праводзіць генетычныя мадыфікацыі шляхам ін'екцыі рэдагаванне генаў раствораў у аднаклетачную аплодненую яйкаклетку. Гэты працэс выклікае генетычнае змяненне (мутацыю) ва ўсіх наступных клетках, якія ўтвараюцца, уплываючы на функцыю генаў.
Нягледзячы на тое, што CRISPR-Cas9 звычайна выкарыстоўваецца ў многіх відах, уключаючы рыб, птушак і млекакормячых, да гэтага часу ён не быў паспяховым у генетычных маніпуляцыях з рэптыліямі. У першую чаргу гэта звязана з двума бар'ерамі. Па-першае, самкі рэптылій надоўга захоўваюць сперму ў сваім яйцеводе, што робіць цяжкім вызначыць дакладны час апладнення. Па-другое, фізіялогія яек рэптылій мае мноства асаблівасцяў, такіх як гнуткая яечная шкарлупіна, далікатнасць без паветранай прасторы ўнутры, што абцяжарвае маніпуляцыю з эмбрыёнамі, не выклікаючы разрыву або пашкоджання.
У артыкуле, загружаным на bioRxiv 31 сакавіка 2019 г. даследчыкі паведамілі аб распрацоўцы і тэставанні спосабу выкарыстання CRISPR-Cas9 рэдагаванне гена у рэптылій упершыню. Від рэптылій, абраны ў даследаванні, быў трапічным яшчарка званы Аноліс сагрэйскі або часцей за ўсё карычневы анол, які шырока распаўсюджаны ў Карыбскім моры. Яшчаркі ў даследаванні былі сабраныя з дзікага рэгіёну ў Фларыдзе, ЗША. Гэты выгляд ідэальна падыходзіць для даследавання з-за яго мініяцюрных памераў, доўгага перыяду размнажэння і адносна кароткага сярэдняга часу паміж двума пакаленнямі.
Каб пераадолець абмежаванні, якія ў цяперашні час сутыкаюцца з рэптыліямі, даследчыкі мікраін'екцыі кампанентаў CRISPR у няспелыя неаплодненыя яйкі, пакуль яйкі яшчэ знаходзіліся ў яечніках самак яшчарак да апладнення. Яны накіраваны на ген тыразіназы, які выпрацоўвае фермент, які кантралюе пігментацыю скуры ў яшчарак, і калі гэты ген выдаліць, яшчарка народзіцца альбіносам. Гэты выразны фенатып пігментацыі стаў прычынай выбару гена тыразіназы. Затым мікраін'екцыі яйкаклеткі спеюць ўнутры самкі, а затым натуральным чынам апладняюцца ўведзенай мужчынскай або захаванай спермай.
У выніку праз некалькі тыдняў нарадзіліся чатыры яшчаркі-альбіносы, што пацвярджае, што ген тыразіназы быў дэактываваны і рэдагаванне гена працэс прайшоў паспяхова. Паколькі нашчадства ўтрымлівала адрэдагаваны ген ад абодвух бацькоў, было ясна, што кампаненты CRISPR заставаліся актыўнымі значна даўжэй у няспелым ооците маці і пасля апладнення мутавалі бацькоўскія гены. Такім чынам, мутантныя яшчаркі-альбіносы дэманстравалі маніпуляваную тыразіназу ў генах, успадкаваных як ад маці, так і ад бацькі, паколькі альбінізм - гэта рыса, успадкаваная ад абодвух бацькоў.
Гэта першае ў гісторыі даследаванне па эфектыўным вытворчасці генетычна мадыфікаваных рэптылій. Даследаванне магло б працаваць падобным чынам і на іншых відах яшчарак, такіх як змеі, для якіх цяперашнія падыходы да гэтага часу былі няўдалымі. Гэтая праца можа дапамагчы атрымаць далейшае разуменне эвалюцыі і развіцця рэптылій.
***
{Гэта даследаванне ў цяперашні час адпраўлена на экспертную праверку. Вы можаце прачытаць версію для папярэдняй друку, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Расыс А. М. і інш. 2019. Прэпрынт. CRISPR-Cas9 Рэдагаванне генаў у яшчарак праз мікраін'екцыю неоплодотворенных ооцитов. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
