En albino-opossum beviser, at CRISPR også virker for pungdyr

Riken

Mus: tjek. Firben: check. Blæksprutte: tjek. Pungdyr … tjek.

CRISPR er blevet brugt til at modificere generne fra tomater, mennesker og næsten alt derimellem. På grund af deres unikke reproduktive biologi og deres relative sjældenhed i laboratoriemiljøer, havde pungdyr dog unddraget sig CRISPR-rushet - indtil nu.

Et team af forskere ved Japans RIKEN Institute, en national forskningsfacilitet, har brugt teknologien til at redigere generne fra en sydamerikansk art af opossum. Resultaterne blev beskrevet i en ny undersøgelse ude i dag i Current Biology. Evnen til at justere pungdyrs genomer kunne hjælpe biologer med at lære mere om dyrene og bruge dem til at studere immunresponser, udviklingsbiologi og endda sygdomme som melanom.

Jeg er meget spændt på at se dette blad. Det er en bedrift, som jeg ikke troede ville ske i mit liv, siger John VandeBerg , en genetiker ved University of Texas Rio Grande Valley, som ikke var involveret i undersøgelsen.

Vanskelighederne ved at genmodificere pungdyr havde mindre at gøre med CRISPR end med forviklingerne af pungdyrs reproduktionsbiologi, siger Hiroshi Kiyonari , hovedforfatteren af ​​den nye undersøgelse.

Relateret historie

Genredigering har gjort grise immune over for en dødelig epidemi

Et stort projekt er i gang for at sikre sygdomssikre grise ved hjælp af CRISPR til at ændre deres DNA. Er folk de næste?

Mens kænguruer og koalaer er mere kendte, bruger forskere, der studerer pungdyr, ofte opossums i laboratorieeksperimenter, da de er mindre og nemmere at passe. Grå korthalede opossums, arten brugt i undersøgelsen, er relateret til de hvide nordamerikanske opossums, men de er mindre og har ikke en pose.

Forskerne på RIKEN brugte CRISPR til at slette eller slå et gen ud, der koder for pigmentproduktion. At målrette mod dette gen betød, at hvis eksperimenterne virkede, ville resultaterne være indlysende med et øjeblik: opossums ville være albino, hvis begge kopier af genet blev slået ud og plettet, eller mosaik, hvis en enkelt kopi blev slettet.

Det resulterende kuld omfattede en albino opossum og en mosaik opossum (billedet ovenfor). Forskerne opdrættede også de to, hvilket resulterede i et kuld fuld albino opossums, hvilket viste, at farven var en arvelig genetisk egenskab.

Forskerne var nødt til at navigere et par forhindringer for at redigere opossum-genomet. Først skulle de regne ud tidspunktet for hormonindsprøjtninger for at gøre dyrene klar til drægtighed. Den anden udfordring var, at pungdyrsæg udvikler et tykt lag omkring dem, kaldet en mucoid skal, kort efter befrugtningen. Dette gør det sværere at injicere CRISPR-behandlingen i cellerne. I deres første forsøg ville nåle enten ikke trænge ind i cellerne eller beskadige dem, så embryonerne ikke kunne overleve, siger Kiyonari.

Forskerne indså, at det ville være meget nemmere at lave injektionen på et tidligere tidspunkt, før belægningen omkring ægget blev for sej. Ved at skifte, hvornår lyset slukkede i laboratorierne, fik forskerne opossumsene til at parre sig senere på aftenen, så æggene var klar til at arbejde med om morgenen, cirka halvanden dag senere.

Forskerne brugte derefter et værktøj kaldet en piezoelektrisk boremaskine, som bruger elektrisk ladning til lettere at trænge ind i membranen. Dette hjalp dem med at injicere cellerne uden at beskadige dem.

Jeg synes, det er et utroligt resultat, siger Richard Behringer , en genetiker ved University of Texas. De har vist, at det kan lade sig gøre. Nu er det tid til at lave biologien, tilføjer han.

Opossums er blevet brugt som forsøgsdyr siden 1970'erne, og forskere har forsøgt at redigere deres gener i mindst 25 år, siger VandeBerg, der begyndte at forsøge at skabe den første laboratorieopossum-koloni i 1978. De var også det første pungdyr, der fik deres genomet er fuldt sekventeret , i 2007.

Sammenlignende biologer håber, at evnen til at genetisk modificere opossums vil hjælpe dem med at lære mere om nogle af de unikke aspekter af pungdyrets biologi, som endnu ikke er blevet afkodet. Vi finder gener og pungdyrs genomer, som vi ikke har, så det skaber lidt af et mysterium med hensyn til, hvad de laver, siger Rob Miller , en immunolog ved University of New Mexico, som bruger opossums i sin forskning.

De fleste hvirveldyr har to typer T-celler, en af ​​komponenterne i immunsystemet (og firben har kun én type). Men pungdyr, herunder opossums, har en tredje type, og forskerne er ikke sikre på, hvad de gør, eller hvordan de fungerer. At være i stand til at fjerne cellerne og se, hvad der sker, eller slå andre dele af immunsystemet ud, kan hjælpe dem med at finde ud af, hvad denne mystiske celle gør, siger Miller.

Opossums bruges også som modeller for nogle menneskelige sygdomme. De er blandt de få pattedyr, der får melanom (en hudkræft) som mennesker.

En anden interessant egenskab ved opossums er, at de er født efter kun 14 dage, som knapt mere end kugler af celler med underarme for at hjælpe dem med at kravle op på deres mors bryst. Disse små gelébønner udvikler derefter deres øjne, ryglemmer og en anstændig del af deres immunsystem, efter at de allerede er ude i verden.

Da så meget af deres udvikling sker efter fødslen, kan det være meget lettere at studere og manipulere deres vækst end at udføre lignende arbejde i andre laboratoriedyr som mus. Kiyonari siger, at hans hold leder efter andre måder at justere opossum-gener på for at studere dyrenes organudvikling.

Miller og andre forskere håber på, at genredigerede opossums vil hjælpe dem med at gøre nye opdagelser om biologi og om os selv. Nogle gange afslører sammenlignende biologi, hvad der virkelig er vigtigt, siger han. 'Ting, vi har til fælles, skal være grundlæggende, og ting, der er anderledes, er interessante.

skjule