这些白化蜥蜴是世界上第一种基因编辑的爬行动物

2020-08-25 107爬行类

这些白化蜥蜴是世界上第一种基因编辑的爬行动物,大概有你食指那么大。研究人员使用CRISPR-Cas9制造了这种蜥蜴,为主要动物模型之外的基因编辑提供了一种技术。在8月27日发表在《细胞报告》杂志上的研究中,研究人员还表明蜥蜴可以成功地将基因编辑的白化病等位基因传递给后代。

研究背景

相应的作者道格·门克(Doug Menke)说:“相当长一段时间以来,我们一直在研究如何修改爬行动物的基因组和操纵爬行动物中的基因,但是我们一直陷于主要模型系统中如何进行基因编辑的模式。” “我们想探索蜥蜴,以研究基因调控的进化,因为它们在加勒比海岛屿上经历了一系列物种形成事件,就像达尔文的加拉帕戈斯的雀科一样。”

在大多数模型系统中进行基因编辑的方法是将CRISPR-Cas9基因编辑试剂注入新受精卵或单细胞受精卵中。但是这种技术不能用于爬行动物,门克说,因为蜥蜴有内部受精,受精时间无法预测。从雌性蜥蜴身上分离出的单细胞胚胎也不容易移植,因此几乎不可能在蜥蜴的外部进行操作。

研究内容

但是门克和他的研究小组注意到,卵巢上的透明膜使他们能够看到所有正在发育的卵子,包括接下来将要排卵和受精的卵子。他们决定将CRISPR试剂注射到卵巢内未受精的卵子中,看看CRISPR是否仍然有效。

“因为我们注射的是未受精的卵子,我们认为我们只能对从母体遗传的等位基因进行基因编辑。“父系DNA不在这些未受精卵母细胞中,”门克说我们不得不等三个月等蜥蜴孵化,所以这有点像慢动作基因编辑。但事实证明,当我们进行这个过程时,大约一半的突变蜥蜴在母体等位基因和父系等位基因上都有基因编辑事件。”

这表明,在未受精的鸡蛋中,CRISPR成分在数天甚至数周内仍保持活性。在对后代进行筛选后,研究人员发现大约6%到9%的卵母细胞,根据其大小,产生带有基因编辑事件的后代。

“相对于那些效率高达80%或更高的非常成熟的模型系统,6%似乎很低,但以前没有人能够在任何爬行动物身上进行这种操作,”门克说目前还没有一个大型的发育遗传学家研究爬行动物,因此我们希望能够利用尚未开发的令人兴奋的功能生物学。”

这些白化蜥蜴是世界上第一种基因编辑的爬行动物

门克说,他的团队有两个原因使蜥蜴白化,而不是编辑其他特征。首先,当酪氨酸酶白化病基因被敲除,它会导致色素沉着的丧失,而不会对动物造成致命伤害。第二,由于白化病患者经常有视力问题,研究人员希望以蜥蜴为模型,研究这种基因的丢失对视网膜发育的影响。

“人类和其他灵长类动物的眼睛有一个叫做中心凹的特征,它是视网膜上的一个坑状结构,对高视力视力至关重要。中心凹在主要的模型系统中是不存在的,但在另一种蜥蜴身上却存在,因为它们依靠高敏锐的视觉来捕食昆虫。

门克说,研究爬行动物的基因功能为探索发育的各个方面提供了新的机会,而这些方面最好是在未建立的动物模型中进行研究的。最终,这种基因编辑技术可以被翻译用于其他动物。

“我们永远不知道下一个重要的见解将从何而来,如果我们甚至不能研究基因在一个庞大的动物群体中是如何工作的,那么就没有办法知道我们是否已经在动物基因功能领域探索了所有需要探索的东西,”门克说如果我们花时间开发基因编辑的方法,这些白化蜥蜴是世界上第一种基因编辑的爬行动物,每个物种无疑都有一些东西要告诉我们。”

引用

Cell Press. "These albino lizards are the world's first gene-edited reptiles." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 August 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190827111055.htm.

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