Editarea genelor CRISPR este acum posibilă la gândaci

Desen animat CRISPR în gândaci. Credit: Shirai et al./Cell Reporting Methods

Potrivit unui articol de cercetare publicat în jurnal Metode de raportare a celulelor De Cell Press pe 16 mai^yÎn 2022, cercetătorii au creat tehnologia CRISPR-Cas9 pentru a permite editarea genelor la gândaci. Procedura CRISPR directă și eficientă (DIPA-CRISPR) implică injectarea de substanțe în femelele adulte, unde cresc ouăle și nu embrionii înșiși.

„Într-un fel, cercetătorii de insecte au fost eliberați de disconfortul injectării ouălor”, spune autorul principal al studiului, Takaaki Daimon, de la Universitatea Kyoto. Acum putem modifica genomul insectelor mai liber și din proprie voință. În principiu, această metodă ar trebui să funcționeze pentru mai mult de 90% dintre speciile de insecte.”

Metodele actuale de editare a genelor de insecte necesită, de obicei, microinjecția de material în embrionii timpurii, limitând sever aplicarea acestora la multe specii. De exemplu, studiile anterioare nu au investigat manipularea genetică a gândacilor din cauza sistemului lor de reproducere unic. În plus, editarea genelor de insecte necesită adesea echipament scump, configurație experimentală specifică pentru fiecare specie și personal de laborator cu înaltă calificare. „Aceste probleme cu metodele convenționale i-au afectat pe cercetătorii care doresc să efectueze editarea genomului pe o varietate de specii de insecte”, spune Damon.

Pentru a depăși aceste limitări, Damon și colaboratorii săi au injectat ribonucleoproteine ​​Cas9 (RNP) în cavitatea principală a corpului femelelor greieri adulte pentru a introduce mutații genetice în celulele ouă în curs de dezvoltare. Rezultatele au arătat că eficiența editării genelor – proporția de indivizi modificați din numărul total de indivizi eclozați – ar putea fi de până la 22%. La gândacul roșu de făină, DIPA-CRISPR a atins o eficiență de peste 50%. În plus, cercetătorii au generat gândaci genetici prin co-injectarea de oligonucleotide monocatenar și RNP Cas9, dar eficiența este scăzută și ar trebui îmbunătățită în continuare.

Aplicarea cu succes a DIPA-CRISPR la două specii îndepărtate evolutiv demonstrează utilizarea sa pe scară largă. Dar această abordare nu este direct aplicabilă tuturor tipurilor de insecte, inclusiv muștelor de fructe. În plus, experimentele au arătat că cel mai important factor de succes este stadiul injectării femelelor adulte. În consecință, DIPA-CRISPR necesită o bună cunoaștere a dezvoltării ovariene. Acest lucru poate fi o provocare pentru unele specii, din cauza istoriei de viață variate și a strategiilor de reproducere a insectelor.

În ciuda acestor limitări, DIPA-CRISPR este accesibil, extrem de practic și ușor de implementat în laboratoare, extinzând aplicarea editării genelor la o varietate de specii de insecte model și non-model. Această tehnologie necesită echipament minim pentru injectarea adulților și doar două componente – proteina Cas9 și un singur ghid[{” attribute=””>RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.

“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”

Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215

This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.