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新技術改進了蚊子和其他物種的CRISPR-Cas9基因編輯

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-15瀏覽次數:1074

研究人員表示,改進蚊子和其他節肢動物中CRISPR-Cas9基因編輯的技術已成功實現了高效率,同時消除了顯微注射遺傳物質的需要。

這些結果可以為科學家研究各種節肢動物 - 甚至一些脊椎動物 - 鋪平道路,使其更容易操縱基因表達用于基礎研究和實際應用,如控制寨卡病毒和瘧疾等媒介傳播疾病,以及消除農業。害蟲,以及可用于人類和動物健康的基因療法。

CRISPR - 聚集規則區間短期同步重復 - 是一種相對較新的革命性方法,通過將DNA裂解酶Cas9精確轉移到DNA的目標區域來修飾生物體的基因組。由此產生的突變可以刪除或替換特定的DNA片段,從而促進或禁用某些特征。

目前的節肢動物方法依賴于通過顯微注射胚胎將Cas9基因編輯直接轉移到卵子中,這是一個困難且低效的過程,僅適用于少數物種,賓夕法尼亞農業大學昆蟲學和疾病流行病學教授。杰森拉斯岡指出。科學。

“此外,顯微注射會損害雞蛋,需要昂貴的設備和培訓才能實施,”他說。 “這些限制極大地限制了CRISPR-Cas9技術在不同物種中的使用。”

為了解決這些局限性,Rasgon的實驗室開發了ReMOT控制 - 受體介導的貨物卵巢轉導 - 研究人員稱,它可以通過輕松地將血液注入雌性節肢動物,將Cas9貨物運送到基因組的目標部分。通過卵巢中的受體引入發育中的卵子。

Rasgon解釋說,在卵巢和卵子成熟期間,蚊子和其他節肢動物合成卵黃蛋白,卵黃蛋白分泌到血液中并帶入卵巢。該團隊假設來自這些蛋黃蛋白的分子可以與Cas9貨物融合,并以胚胎中基因組編輯所需的水平進入卵子,從而消除了對胚胎顯微注射的需要。

在測試埃及伊蚊(一種可傳播登革熱,基孔肯雅病毒,寨卡病毒和黃熱病病毒等病原體的蚊子)這一假設時,研究小組發現了一種名為P2C的肽。該配體被卵巢受體識別,并且在其他五種蚊子中也是相同的。

為了直觀地顯示P2C可以在卵巢中攝取,研究人員注射了將綠色熒光蛋白注入蚊子的肽。然后他們在超過98%的原代卵母細胞中發現了熒光。

對于遺傳編輯實驗,科學家們針對一種基因,該基因在被淘汰時產生白眼而不是黑暗,提供可見的表型以幫助篩查。他們發現,當與Cas9酶結合時,P2C能夠將基因編輯的貨物遞送到卵巢,在那里高效地實現所需的突變,從而產生遺傳修飾的后代。

Rasgon表示,最近在Nature Communications發表的一項研究結果顯示,ReMOT Control的基因編輯效率高于胚胎注射技術,技術上更容易實現。

“盡管微注射設備可能需要花費數千美元并且需要大量培訓才能使用,但ReMOT Control注射設備的成本約為2美元,而且該技術可以在不到一個小時內完成,”他說。

“與現有的胚胎注射技術相比,降低成本注入的成本和易用性大大改善了方法,將基因編輯能力納入非專業實驗室的范圍,并可能從根本上改變功能性節肢動物遺傳學的廣泛應用“。

該論文的其他研究人員是賓夕法尼亞州的博士后昆蟲學家Duverney Chaverra-Rodriguez,Vanessa Macias和Donghun Kim;格蘭特休斯,德克薩斯大學醫學分院病理學助理教授;賓夕法尼亞州昆蟲學助理教授Sujit Pujhari; Yasutsugu Suzuki,巴斯德研究所病毒學博士后;賓夕法尼亞州立大學本科生David Peterson和Sage McKeand。

國立衛生研究院 - 國家過敏和傳染病研究所;國家科學基金會;美國農業部 - 國家糧食和農業研究所;賓夕法尼亞州衛生部使用煙草結算基金來支持這項工作。

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