Dette første tilfellet av genetisk manipulasjon i en øgle har skapt en modellorganisme som kan bidra til å få ytterligere forståelse av reptilevolusjon og utvikling
CRISPR-Cas9 eller rett og slett CRISPR er en unik, rask og rimelig gen redigeringsverktøy som muliggjør redigering av et genom ved å slette, legge til eller endre DNA. CRISPR akronym står for 'Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats'. Dette verktøyet er enkelt og mer presist enn tidligere metoder for redigering DNA.
CRISPR-Cas9-verktøyet injiserer organismer på zygote (en-celle) stadium med en DNA-konstruksjon laget av (a) Cas9-enzym som fungerer som "saks" og kan kutte eller slette en del av DNA, (b) lede RNA - en sekvens som matcher målgenet og leder dermed Cas9-enzymet til målstedet. Når en målseksjon av DNA er kuttet, vil cellens DNA-reparasjonsmaskineri slå seg sammen med den gjenværende tråden og i prosessen dempe det målrettede genet. Eller genet kan "korrigeres" ved å bruke en ny modifisert DNA-mal i en prosess som kalles homologi-rettet reparasjon. Dermed tillater CRISPR-Cas9-verktøyet genetiske modifikasjoner ved å injisere gen-redigering løsninger til et encellet befruktet egg. Denne prosessen forårsaker en genetisk endring (mutasjon) i alle påfølgende celler som produseres og påvirker dermed genfunksjonen.
Selv om CRISPR-Cas9 rutinemessig brukes i mange arter, inkludert fisk, fugler og pattedyr, har den så langt ikke vært vellykket i genetisk manipulering av reptiler. Dette er først og fremst på grunn av to barrierer. For det første lagrer kvinnelige krypdyr sædceller over lang tid i egglederen, noe som gjør det vanskelig å bestemme det nøyaktige tidspunktet for befruktning. For det andre har fysiologien til eggene til reptiler mange funksjoner som bøyelige eggeskall, skjørhet uten luftrom inne, noe som gjør det utfordrende å manipulere embryoene uten å forårsake brudd eller skade.
I en artikkel lastet opp på bioRxiv 31. mars 2019 har forskere rapportert utvikling og testing av en måte å bruke CRISPR-Cas9 på genredigering hos reptiler for første gang. Reptilarten som ble valgt i studien var en tropisk øgle som heter Anolis sagrei eller mer vanlig brun anole som er utbredt i Karibia. Øglene i studien ble samlet inn fra en vill region i Florida, USA. Denne arten er ideell for studiet på grunn av sin miniatyrstørrelse, lange hekkesesong og relativt korte gjennomsnittlige tid mellom to generasjoner.
For å overvinne begrensningene som for tiden står overfor med reptiler, mikroinjiserte forskere CRISPR-komponenter i umodne ubefruktede egg mens eggene fortsatt var i øglers eggstokker før befruktning. De målrettet tyrosinase-genet som produserer et enzym som kontrollerer hudpigmentering hos øgler, og hvis dette genet fjernes, ville øglen bli født som albino. Denne klare pigmenteringsfenotypen var grunnen til å velge tyrosinase-genet. De mikroinjiserte eggene modnes deretter inne i hunnen og blir deretter naturlig befruktet med en introdusert hann eller lagret sæd.
Som et resultat ble fire albino-øgler født noen uker senere, noe som bekreftet at gen-tyrosinase var deaktivert og genredigering prosessen var vellykket. Siden avkommet inneholdt redigert gen fra begge foreldrene, var det klart at CRISPR-komponenter forble aktive mye lenger i mors umodne oocytt og etter befruktning muterte det paternelle gener. Dermed viste mutante albino-øgler manipulert tyrosinase i gener arvet fra både mor og far, da albinisme er en egenskap som er arvet fra begge foreldrene.
Dette er den første studien noensinne som effektivt produserer genmodifiserte reptiler. Forskningen kan fungere på lignende måte i andre øglearter som slanger som nåværende tilnærminger har vært mislykkede så langt. Dette arbeidet kan bidra til å få ytterligere forståelse av reptilevolusjon og utvikling.
***
{Denne studien er for øyeblikket sendt inn for fagfellevurdering. Du kan lese forhåndsversjonen ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Rasys AM et al. 2019. Fortrykk. CRISPR-Cas9 Genredigering i øgler gjennom mikroinjeksjon av ubefruktede oocytter. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
