Þetta fyrsta tilfelli af erfðameðferð í eðlu hefur skapað fyrirmyndarlífveru sem gæti hjálpað til við að öðlast frekari skilning á þróun og þróun skriðdýra
CRISPR-Cas9 eða einfaldlega CRISPR er einstakt, hratt og ódýrt gen klippitæki sem gerir kleift að breyta erfðamengi með því að eyða, bæta við eða breyta DNA. CRISPR skammstöfun stendur fyrir 'Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats'. Þetta tól er einfalt og nákvæmara en fyrri aðferðir sem notaðar eru til að breyta DNA.
CRISPR-Cas9 tól sprautar lífverum á zygote (einfrumu) stigi með DNA byggingu úr (a) Cas9 ensími sem virkar sem „skæri“ og getur skorið eða eytt hluta af DNA, (b) leiðbeint RNA – röð sem passar við markgenið og leiðir þannig Cas9 ensímið á markstaðinn. Þegar markhluti DNA hefur verið skorinn mun DNA viðgerðarvél frumunnar sameinast aftur strengnum sem eftir er og í því ferli þagga niður í markgeninu. Eða er hægt að „leiðrétta“ genið með því að nota nýtt breytt DNA sniðmát í ferli sem kallast homology directed repair. Þannig, CRISPR-Cas9 tól gerir ráð fyrir erfðabreytingum með inndælingu genabreytingar lausnir í einfrumu frjóvgað egg. Þetta ferli veldur erfðafræðilegri breytingu (stökkbreytingu) í öllum síðari frumum sem eru framleiddar og hafa þannig áhrif á starfsemi gena.
Þó að CRISPR-Cas9 sé reglulega notað í mörgum tegundum, þar á meðal fiskum, fuglum og spendýrum, hefur það hingað til ekki gengið vel í erfðafræðilegri meðhöndlun skriðdýra. Þetta er fyrst og fremst vegna tveggja hindrana. Í fyrsta lagi geyma kvenkyns skriðdýr sæði í langan tíma í eggleiðinni sem gerir það erfitt að ákvarða nákvæman tíma frjóvgunar. Í öðru lagi, lífeðlisfræði eggja skriðdýra hefur marga eiginleika eins og sveigjanlega eggjaskurn, viðkvæmni án loftrýmis inni sem gerir það erfitt að vinna með fósturvísana án þess að valda rifnum eða skemmdum.
Í grein sem hlaðið var upp á bioRxiv 31. mars 2019 hafa vísindamenn greint frá þróun og prófun á leið til að nota CRISPR-Cas9 genagerð í skriðdýrum í fyrsta skipti. Skriðdýrategundin sem valin var í rannsókninni var hitabeltistegund eðla heitir Anolis sagrei eða oftar brúnt anól sem er útbreitt í Karíbahafinu. Eðlunum í rannsókninni var safnað frá villtu svæði í Flórída í Bandaríkjunum. Þessi tegund hentar vel til rannsókna vegna lítillar stærðar, langrar varptíma og tiltölulega stutts meðaltíma á milli tveggja kynslóða.
Til að vinna bug á þeim takmörkunum sem skriðdýr standa frammi fyrir, sprautuðu vísindamenn CRISPR íhlutum í óþroskuð ófrjóvguð egg á meðan eggin voru enn í eggjastokkum kvenkyns eðlna fyrir frjóvgun. Þeir miðuðu á tyrosinasa gen sem framleiðir ensím sem stjórnar húðlitun í eðlum og ef þetta gen er fjarlægt myndi eðlan fæðast albínói. Þessi skýra litarefnissvipgerð var ástæðan fyrir því að velja tyrosinasa gen. Örsprautuðu eggin þroskast síðan inni í kvendýrinu og eru síðan náttúrulega frjóvguð með innfluttu karlkyni eða geymdri sæði.
Fyrir vikið fæddust fjórar albínóeðlur nokkrum vikum síðar sem staðfesti að týrósínasi genið var óvirkt og genagerð ferli tókst. Þar sem afkvæmið innihélt breytt gen frá báðum foreldrum var ljóst að CRISPR þættir héldust virkir mun lengur í óþroskaðri eggfrumu móður og eftir frjóvgun stökkbreytti það gen í föðurætt. Þannig sýndu stökkbreyttar albínóeðlur meðhöndlaðan týrósínasa í genum sem erfðust frá bæði móður og föður þar sem albínismi er eiginleiki sem erfður frá báðum foreldrum.
Þetta er fyrsta rannsóknin til að framleiða erfðabreytt skriðdýr á áhrifaríkan hátt. Rannsóknin gæti virkað á svipaðan hátt í öðrum eðlutegundum eins og snákum sem núverandi aðferðir hafa ekki skilað árangri hingað til. Þessi vinna gæti hjálpað til við að öðlast frekari skilning á þróun og þróun skriðdýra.
***
{Þessi rannsókn er nú lögð fram til ritrýni. Þú getur lesið forprentunarútgáfuna með því að smella á DOI hlekkinn hér að neðan á listanum yfir heimildir sem vitnað er í}}
Heimildir)
Rasys AM o.fl. 2019. Forprentun. CRISPR-Cas9 Gene útgáfa í eðlum með örsprautun á ófrjóvguðum eggfrumum. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
