Hierdie eerste geval van genetiese manipulasie in 'n akkedis het 'n model-organisme geskep wat kan help om verdere begrip van reptiel-evolusie en -ontwikkeling te kry
CRISPR-Cas9 of eenvoudig CRISPR is 'n unieke, vinnige en goedkoop geen redigeerinstrument wat die redigering van 'n genoom moontlik maak deur te skrap, by te voeg of te verander DNA. CRISPR akroniem staan vir 'Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats'. Hierdie instrument is eenvoudig en meer presies as vorige metodes wat vir redigering gebruik is DNA.
CRISPR-Cas9-instrument spuit organismes op sigoot (eensel) stadium in met 'n DNS-konstruksie gemaak van (a) Cas9-ensiem wat as 'skêr' optree en 'n deel van DNS kan sny of uitvee, (b) RNA lei – 'n volgorde wat pas by die teikengeen en lei dus Cas9-ensiem na die teikenligging. Sodra 'n teikengedeelte van DNS gesny is, sal sel se DNS-herstelmasjinerie weer by die oorblywende string aansluit en in die proses die geteikende geen stilmaak. Of die geen kan 'reggestel' word deur 'n nuwe gemodifiseerde DNA-sjabloon te gebruik in 'n proses wat homologiegerigte herstel genoem word. Dus, CRISPR-Cas9-instrument maak voorsiening vir genetiese modifikasies deur inspuiting geen-redigering oplossings in 'n eensellige bevrugte eiersel. Hierdie proses veroorsaak 'n genetiese verandering (mutasie) in alle daaropvolgende selle wat geproduseer word en beïnvloed dus geenfunksie.
Alhoewel CRISPR-Cas9 gereeld in baie spesies gebruik word, insluitend visse, voëls en soogdiere, was dit tot dusver nie suksesvol in die genetiese manipulering van reptiele nie. Dit is hoofsaaklik as gevolg van twee hindernisse. Eerstens stoor vroulike reptiele sperm vir lang termyn in hul oviduk, wat dit moeilik maak om die presiese tyd van bevrugting te bepaal. Tweedens, die fisiologie van die eiers van reptiele het baie kenmerke soos buigbare eierdoppe, broosheid met geen lugspasie binne wat dit uitdagend maak om die embrio's te manipuleer sonder om skeuring of skade te veroorsaak.
In 'n artikel opgelaai op bioRxiv op 31 Maart 2019 het navorsers die ontwikkeling en toetsing van 'n manier aangemeld om CRISPR-Cas9 te gebruik gene redigering vir die eerste keer by reptiele. Die reptielspesie wat in die studie gekies is, was 'n tropiese akkedis genoem Anolis sagrei of meer algemeen bruin anool wat wydverspreid in die Karibiese Eilande voorkom. Die akkedisse in die studie is uit 'n wilde streek in Florida, VSA, versamel. Hierdie spesie is ideaal vir die studie vanweë sy miniatuurgrootte, lang broeiseisoen en relatief kort gemiddelde tyd tussen twee generasies.
Om die beperkings wat tans met reptiele in die gesig gestaar word, te oorkom, het navorsers CRISPR-komponente in onvolwasse onbevrugte eiers ingespuit terwyl die eiers nog in vroulike akkedisse se eierstokke voor bevrugting was. Hulle het tyrosinase-geen geteiken wat 'n ensiem produseer wat velpigmentasie in akkedisse beheer en as hierdie geen verwyder word, sal die akkedis 'n albino gebore word. Hierdie duidelike pigmentasie fenotipe was die rede om tyrosinase geen te kies. Die mikro-geïnjecteerde eiers word dan in die wyfie volwasse en word daarna natuurlik bevrug met 'n ingevoerde mannetjie of gestoor sperm.
As gevolg hiervan is vier albino-akkedisse 'n paar weke later gebore wat bevestig dat geen-tyrosinase gedeaktiveer is en die gene redigering proses suksesvol was. Aangesien die nageslag geredigeerde geen van beide ouers bevat het, was dit duidelik dat CRISPR-komponente baie langer aktief gebly het in moeder se onvolwasse oösiet en na bevrugting het dit vaderlike gene gemuteer. Mutante albino-akkedisse het dus gemanipuleerde tyrosinase vertoon in gene wat van beide moeder en vader geërf is, aangesien albinisme 'n eienskap is wat van albei ouers geërf word.
Dit is die eerste studie ooit om effektief geneties gemodifiseerde reptiele te produseer. Die navorsing kan op soortgelyke wyse werk in ander akkedisspesies soos slange waarvoor huidige benaderings tot dusver onsuksesvol was. Hierdie werk kan help om verdere begrip van reptiel-evolusie en -ontwikkeling te kry.
***
{Hierdie studie word tans vir portuurbeoordeling ingedien. Jy kan die voordrukweergawe lees deur op die DOI-skakel te klik wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne}}
Bronne)
Rasys AM et al. 2019. Voordruk. CRISPR-Cas9 Gen-redigering in akkedisse deur mikro-inspuiting van onbevrugte oösiete. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
