一種新的基于CRISPR技術(shù)的基因編輯方法可以通過針對(duì)包括蟑螂在內(nèi)的多種昆蟲發(fā)育中的卵進(jìn)行基因編輯,。
目前昆蟲基因編輯的方法主要依賴于將基因編輯機(jī)器顯微注射到早期胚胎中,。這使得基因編輯**于那些胚胎容易獲得的昆蟲。而有的昆蟲,，例如,，蟑螂將受精卵封裝在一個(gè)硬殼中，這使得它們無法進(jìn)行微量注射,。
但日本和西班牙的研究人員發(fā)現(xiàn),，當(dāng)成年雌性昆蟲的卵母細(xì)胞發(fā)育時(shí),，可以將Cas9核糖核蛋白R(shí)NP做為替代，注射到雌性昆蟲體內(nèi),。
該研究成果發(fā)表在本周一的《細(xì)胞報(bào)告方法》上,。
研究人員使用了被稱為直接親本CRISPR或DIPA-CRISPR的方法，對(duì)蟑螂的效率超過20%,，對(duì)甲蟲的效率超過50%,。此外，DIPA-CRISPR與商用Cas9配合使用,，所需設(shè)備最少,，因此可被廣泛的實(shí)驗(yàn)室采用。
京都大學(xué)的研究人員表示：“從某種意義上說,，昆蟲研究人員已經(jīng)擺脫了注射卵子的煩惱,。我們現(xiàn)在可以更自由和隨意地編輯昆蟲基因組。原則上,，這種方法應(yīng)該適用于90%以上的昆蟲物種,。”
研究人員將靶向眼睛顏色基因的商業(yè)化Cas9蛋白注射到16只未攜帶受精卵的成熟雌性德國(guó)小蠊體內(nèi),。注射后,，其中五只蟑螂產(chǎn)生卵膜，即包裹在硬殼中的受精卵,，顯示出2.3%的基因編輯效率,。
根據(jù)這一初步結(jié)果，研究人員進(jìn)一步在成年雌性德國(guó)小蠊生殖周期的不同階段測(cè)試了他們的方法,。他們發(fā)現(xiàn),，在卵膜脫落四天后，他們可以將基因編輯效率提高到21.8%,。
通過交叉實(shí)驗(yàn),，他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，編輯過的蟑螂的后代也破壞了朱紅色的眼睛顏色基因,，這表明DIPA-CRISPR可以用來培育敲除蟑螂,。
研究人員還將他們的方法應(yīng)用于紅粉甲蟲Tribolium castaneum，這種甲蟲在進(jìn)化上與蟑螂很遙遠(yuǎn),。當(dāng)他們?cè)诖菩约紫x成年后四五天將RNP注射到雌性甲蟲體內(nèi)時(shí),，研究人員發(fā)現(xiàn)基因編輯效率分別為50.8%和71.4%。RNP的目標(biāo)是X染色體上的紅眼顏色基因,。這與在該物種胚胎注射方法中觀察到的效率相似,，表明DIPA-CRISPR可能是一種可推廣的昆蟲編輯方法。
他們還發(fā)現(xiàn),，利用Tribolium castaneum,，DIPA-CRISPR可以用于昆蟲基因敲入,，但只有1.2%的效率很低，需要改進(jìn),。
盡管如此,，由于DIPA-CRISPR使用的是商用Cas9蛋白，并且只需要極少的設(shè)備,，可以應(yīng)用于一系列昆蟲,。
通過改進(jìn)DIPA-CRISPR方法并使其更加高效和通用，研究人員可能在150多萬種昆蟲中的幾乎所有物種中進(jìn)行基因組編輯,，開辟了一個(gè)充分利用昆蟲生物功能的未來,。原則上，其他節(jié)肢動(dòng)物也可能使用類似的方法進(jìn)行基因組編輯,。這些方法包括農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)害蟲,，如螨和蜱，以及重要的漁業(yè)資源,，如蝦和蟹,。
然而，這種方法有一些局限性,，因?yàn)樗枰私饽繕?biāo)物種的卵巢發(fā)育情況，并且可能不直接適用于具有其他生殖策略的某些昆蟲,。
