211service.com
En albinopossum beviser at CRISPR også fungerer for pungdyr
Riken
Mus: sjekk. Øgler: sjekk. Blekksprut: sjekk. Pungdyr … sjekk.
CRISPR har blitt brukt til å modifisere genene til tomater, mennesker og omtrent alt i mellom. På grunn av deres unike reproduktive biologi og deres relative sjeldenhet i laboratoriemiljøer, hadde pungdyr imidlertid unngått CRISPR-rushet – til nå.
Et team av forskere ved Japans RIKEN Institute, et nasjonalt forskningsanlegg, har brukt teknologien til å redigere genene til en søramerikansk opossumart. Resultatene ble beskrevet i en ny studere ut i dag i Current Biology. Evnen til å justere pungdyrgenomer kan hjelpe biologer å lære mer om dyrene og bruke dem til å studere immunresponser, utviklingsbiologi og til og med sykdommer som melanom.
Jeg er veldig spent på å se denne avisen. Det er en prestasjon som jeg ikke trodde kanskje ville skje i løpet av livet mitt, sier John VandeBerg , en genetiker ved University of Texas Rio Grande Valley, som ikke var involvert i studien.
Vanskelighetene med å genmodifisere pungdyr hadde mindre å gjøre med CRISPR enn med forviklingene ved pungdyrs reproduksjonsbiologi, sier Hiroshi Kiyonari , hovedforfatteren av den nye studien.
Relatert historie
Genredigering har gjort griser immune mot en dødelig epidemi Et stort prosjekt er i gang for å beskytte griser ved hjelp av CRISPR for å endre DNA. Er folk neste?
Mens kenguruer og koalaer er mer kjente, bruker forskere som studerer pungdyr ofte opossum i laboratorieeksperimenter, siden de er mindre og lettere å ta vare på. Grå korthalede opossums, arten som ble brukt i studien, er relatert til de hvite nordamerikanske opossumene, men de er mindre og har ikke en pose.
Forskerne ved RIKEN brukte CRISPR for å slette, eller slå ut, et gen som koder for pigmentproduksjon. Å målrette mot dette genet betydde at hvis eksperimentene fungerte, ville resultatene være åpenbare med et øyeblikk: opossumene ville være albino hvis begge kopiene av genet ble slått ut, og flekkete, eller mosaikk, hvis en enkelt kopi ble slettet.
Det resulterende kullet inkluderte en albinopossum og en mosaikkopossum (bildet over). Forskerne avlet også opp de to, noe som resulterte i et kull med full albino-opossum, som viste at fargen var en arvelig genetisk egenskap.
Forskerne måtte navigere noen hindringer for å redigere opossum-genomet. Først måtte de finne ut tidspunktet for hormoninjeksjoner for å gjøre dyrene klare til drektighet. Den andre utfordringen var at pungdyregg utvikler et tykt lag rundt dem, kalt et slimete skall, like etter befruktning. Dette gjør det vanskeligere å injisere CRISPR-behandlingen inn i cellene. I deres første forsøk ville nåler enten ikke trenge inn i cellene eller skade dem slik at embryoene ikke kunne overleve, sier Kiyonari.
Forskerne innså at det ville være mye lettere å gjøre injeksjonen på et tidligere tidspunkt, før belegget rundt egget ble for tøft. Ved å endre når lysene slo seg av i laboratoriene, fikk forskerne opossumene til å pare seg senere på kvelden, slik at eggene var klare til å jobbe med om morgenen, omtrent halvannet døgn senere.
Forskerne brukte deretter et verktøy kalt en piezoelektrisk drill, som bruker elektrisk ladning for lettere å trenge gjennom membranen. Dette hjalp dem med å injisere cellene uten å skade dem.
Jeg synes det er et utrolig resultat, sier Richard Behringer , en genetiker ved University of Texas. De har vist at det kan gjøres. Nå er det på tide å gjøre biologien, legger han til.
Opossums har blitt brukt som laboratoriedyr siden 1970-tallet, og forskere har forsøkt å redigere genene deres i minst 25 år, sier VandeBerg, som begynte å forsøke å lage den første laboratorieopossum-kolonien i 1978. De var også det første pungdyret som hadde sitt genomet er fullstendig sekvensert , i 2007.
Sammenlignende biologer håper evnen til å genetisk modifisere opossum vil hjelpe dem å lære mer om noen av de unike aspektene ved pungdyrbiologien som ennå ikke er dekodet. Vi finner gener og pungdyrgenomer som vi ikke har, så det skaper litt av et mysterium om hva de gjør, sier Rob Miller , en immunolog ved University of New Mexico, som bruker opossums i sin forskning.
De fleste virveldyr har to typer T-celler, en av komponentene i immunsystemet (og øgler har bare én type). Men pungdyr, inkludert opossums, har en tredje type, og forskere er ikke sikre på hva de gjør eller hvordan de fungerer. Å kunne fjerne cellene og se hva som skjer, eller slå ut andre deler av immunsystemet, kan hjelpe dem med å finne ut hva denne mystiske cellen gjør, sier Miller.
Opossums brukes også som modeller for noen menneskelige sykdommer. De er blant de få pattedyrene som får melanom (en hudkreft) som mennesker.
Et annet interessant kjennetegn ved opossums er at de blir født etter bare 14 dager, som knapt mer enn cellekuler med underarmer for å hjelpe dem å krype opp på morens bryst. Disse små gelébønnene utvikler øynene, bakbenene og en anstendig del av immunsystemet etter at de allerede er ute i verden.
Siden så mye av utviklingen deres skjer etter fødselen, kan det være mye enklere å studere og manipulere veksten deres enn å gjøre lignende arbeid i andre laboratoriedyr som mus. Kiyonari sier teamet hans leter etter andre måter å finjustere opossum-gener for å studere dyrenes organutvikling.
Miller og andre forskere håper at genredigerte opossum vil hjelpe dem å gjøre nye oppdagelser om biologi og om oss selv. Noen ganger avslører komparativ biologi hva som virkelig er viktig, sier han. «Ting vi har til felles må være grunnleggende, og ting som er annerledes er interessante.