Albínská vačice dokazuje, že CRISPR funguje i pro vačnatce

Riken

Myši: zkontrolujte. Ještěrky: zkontrolujte. Chobotnice: zkontrolovat. Vačnatci… zkontrolujte.

CRISPR byl použit k úpravě genů rajčat, lidí a téměř všeho mezi tím. Kvůli své jedinečné reprodukční biologii a relativní vzácnosti v laboratorních podmínkách však vačnatci unikali spěchu CRISPR – až dosud.

Tým výzkumníků z japonského institutu RIKEN, národního výzkumného zařízení, použil technologii k úpravě genů jihoamerického druhu vačice. Výsledky byly popsány v a Nový studie dnes v Current Biology. Schopnost vyladit genomy vačnatců by mohla pomoci biologům dozvědět se více o zvířatech a použít je ke studiu imunitních reakcí, vývojové biologie a dokonce i nemocí, jako je melanom.

Jsem velmi nadšený, že vidím tento papír. Je to úspěch, o kterém jsem si nemyslel, že se možná stane za mého života, říká John VandeBerg , genetik z Texaské univerzity v Rio Grande Valley, který se na studii nepodílel.

Potíže s genetickou modifikací vačnatců měly méně společného s CRISPR než se spletitostmi reprodukční biologie vačnatců, říká Hiroshi Kiyonari , hlavní autor nové studie.

Související příběh

Editace genů učinila prasata imunní vůči smrtící epidemii

Probíhá velký projekt zaměřený na prasata odolná vůči chorobám pomocí CRISPR ke změně jejich DNA. Jsou další lidé?

Zatímco klokani a koaly jsou známější, výzkumníci, kteří studují vačnatce, často používají vačice v laboratorních experimentech, protože jsou menší a snáze se o ně pečují. Šedé krátkoocasé vačice, druhy použité ve studii, jsou příbuzné severoamerickým vačicem s bílou tváří, ale jsou menší a nemají vak.

Vědci z RIKEN použili CRISPR k odstranění nebo knockout genu, který kóduje produkci pigmentu. Zacílení na tento gen znamenalo, že pokud by experimenty fungovaly, výsledky by byly zřejmé na první pohled: vačice by byly albíni, pokud by byly obě kopie genu vyřazeny, a skvrnité neboli mozaikové, pokud by byla odstraněna jedna kopie.

Výsledný vrh zahrnoval jednu albínskou vačici a jednu mozaikovou vačice (na obrázku výše). Vědci také vyšlechtili tyto dva, což vedlo k vrhu plně albínských vačice, což ukazuje, že zbarvení bylo zděděným genetickým rysem.

Vědci museli překonat několik překážek, aby upravili genom vačice. Nejprve museli zjistit načasování hormonálních injekcí, aby byla zvířata připravena na březost. Dalším problémem bylo, že vajíčka vačnatců kolem sebe vytvořila silnou vrstvu, nazývanou mukoidní skořápka, krátce po oplodnění. To ztěžuje aplikaci přípravku CRISPR do buněk. Při jejich prvních pokusech by jehly buď nepronikly do buněk, nebo by je poškodily, takže embrya nemohla přežít, říká Kiyonari.

Vědci si uvědomili, že by bylo mnohem snazší provést injekci v dřívější fázi, než bude povlak kolem vajíčka příliš tvrdý. Změnou, když se v laboratořích zhasla světla, vědci přiměli vačice k páření později večer, takže vejce byla připravena k práci ráno, asi o den a půl později.

Vědci poté použili nástroj zvaný piezoelektrická vrtačka, která využívá elektrický náboj ke snadnějšímu pronikání membránou. To jim pomohlo vstříknout buňky, aniž by je poškodilo.

Myslím, že je to neuvěřitelný výsledek, říká Richard Behringer , genetik z University of Texas. Ukázali, že to jde. Nyní je čas udělat biologii, dodává.

Vačice se jako laboratorní zvířata používají od 70. let a výzkumníci se pokoušeli upravovat jejich geny nejméně 25 let, říká VandeBerg, který se začal pokoušet vytvořit první laboratorní kolonii vačice v roce 1978. Byli také prvním vačnatcem, který měl své genom plně sekvenován , v roce 2007.

Srovnávací biologové doufají, že schopnost geneticky modifikovat vačice jim pomůže dozvědět se více o některých jedinečných aspektech biologie vačnatců, které dosud nebyly dekódovány. Nacházíme geny a genomy vačnatců, které nemáme, takže to vytváří trochu záhadu, co dělají, říká Rob Miller , imunolog z University of New Mexico, který ve svém výzkumu používá vačice.

Většina obratlovců má dva typy T buněk, jednu ze složek imunitního systému (a ještěrky mají pouze jeden typ). Ale vačnatci, včetně vačice, mají třetí typ a výzkumníci si nejsou jisti, co dělají nebo jak fungují. Schopnost odstranit buňky a zjistit, co se stane, nebo vyřadit jiné části imunitního systému, jim může pomoci zjistit, co tato záhadná buňka dělá, říká Miller.

Vačice se také používají jako modely pro některé lidské nemoci. Patří mezi několik savců, kteří dostanou melanom (rakovina kůže) jako lidé.

Další zajímavou vlastností vačice je, že se rodí již po 14 dnech, což je sotva více než koule buněk s předloktím, které jim pomáhá vylézt na matčin hrudník. Tyto malé želé fazole pak rozvinou oči, zadní končetiny a slušnou část imunitního systému poté, co už jsou na světě.

Vzhledem k tomu, že velká část jejich vývoje probíhá po narození, studium a manipulace s jejich růstem může být mnohem snazší než dělat podobnou práci u jiných laboratorních zvířat, jako jsou myši. Kiyonari říká, že jeho tým hledá další způsoby, jak vyladit geny vačice, aby mohl studovat vývoj orgánů zvířat.

Miller a další výzkumníci doufají, že genově upravené vačice jim pomohou učinit nové objevy o biologii a o nás samých. Někdy srovnávací biologie odhalí, co je opravdu důležité, říká. „Věci, které máme společné, musí být základní a věci, které se liší, jsou zajímavé.

skrýt