Редактирование генов CRISPR теперь возможно у тараканов

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Методы отчетности по ячейкам По Cell Press, 16 мая^уВ 2022 году исследователи создали технологию CRISPR-Cas9, позволяющую редактировать гены тараканов. Прямая и эффективная процедура CRISPR (DIPA-CRISPR) включает в себя инъекции веществ взрослым самкам, в которых растут яйца, а не сами эмбрионы.

«В каком-то смысле исследователи насекомых избавились от дискомфорта, связанного с инъекцией яиц», — говорит старший автор исследования Такааки Даймон из Киотского университета. Теперь мы можем модифицировать геномы насекомых более свободно и по собственному желанию. В принципе, этот метод должен работать для более чем 90% видов насекомых».

Современные методы редактирования генов насекомых обычно требуют микроинъекций материала в ранние эмбрионы, что сильно ограничивает их применение для многих видов. Например, в предыдущих исследованиях не изучались генетические манипуляции с тараканами из-за их уникальной репродуктивной системы. Кроме того, редактирование генов насекомых часто требует дорогостоящего оборудования, специальной экспериментальной установки для каждого вида и высококвалифицированного лабораторного персонала. «Эти проблемы с традиционными методами беспокоят исследователей, которые хотят выполнять редактирование генома различных видов насекомых», — говорит Дэймон.

Чтобы преодолеть эти ограничения, Дэймон и его сотрудники вводили рибонуклеопротеины Cas9 (RNP) в основную полость тела взрослых самок сверчков, чтобы ввести генетические мутации в развивающиеся яйцеклетки. Результаты показали, что эффективность редактирования генов — доля модифицированных особей от общего числа вылупившихся особей — может достигать 22%. У красного мучного жука эффективность DIPA-CRISPR составила более 50%. Кроме того, исследователи создали генных жуков путем совместного введения одноцепочечных олигонуклеотидов и РНП Cas9, но эффективность низка и нуждается в дальнейшем улучшении.

Успешное применение DIPA-CRISPR у двух эволюционно далеких видов демонстрирует его широкое распространение. Но этот подход не применим напрямую ко всем видам насекомых, включая плодовых мушек. Кроме того, опыты показали, что важнейшим фактором успеха является стадия инъекций взрослых самок. Как следствие, DIPA-CRISPR требует хороших знаний о развитии яичников. У некоторых видов это может быть сложно из-за разнообразного жизненного цикла и репродуктивных стратегий насекомых.

Несмотря на эти ограничения, DIPA-CRISPR доступен, очень практичен и легко внедряется в лабораториях, расширяя область применения редактирования генов для различных модельных и немодельных видов насекомых. Эта технология требует минимального оборудования для инъекций взрослым и всего двух компонентов — белка Cas9 и единого проводника.[{» attribute=»»>RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.

“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”

Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215

This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.