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首次成功使用 CRISPR 技术在蜥蜴中进行基因编辑

科学生物学首次成功使用 CRISPR 技术在蜥蜴中进行基因编辑

第一个蜥蜴基因操作案例创造了一种模式生物,有助于进一步了解爬行动物的进化和发育

CRISPR-Cas9 或干脆 CRISPR 是一种独特、快速且廉价的 基因 编辑工具,可以通过删除、添加或更改来编辑基因组 的DNA. CRISPR 首字母缩写词代表“Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats”。 该工具比以前用于编辑的方法简单且更精确 的DNA.

CRISPR-Cas9 工具向处于受精卵(单细胞)阶段的生物体注入 DNA 构建体,该 DNA 构建体由 (a) Cas9 酶组成,该酶充当“剪刀”,可以切割或删除一部分 DNA,(b) 引导 RNA——一个序列匹配目标基因,从而将 Cas9 酶引导到目标位置。 一旦 DNA 的目标部分被切割,细胞的 DNA 修复机制将重新连接剩余的链,并在此过程中使目标基因沉默。 或者可以通过在称为同源定向修复的过程中使用新的修饰 DNA 模板来“纠正”基因。 因此,CRISPR-Cas9 工具允许通过注射进行基因修饰 基因编辑 溶液成单细胞受精卵。 这个过程会导致所有随后产生的细胞发生遗传改变(突变),从而影响基因功能。

尽管 CRISPR-Cas9 经常用于许多物种,包括鱼类、鸟类和哺乳动物,但迄今为止,它在基因操纵爬行动物方面还没有成功。 这主要是因为两个障碍。 首先,雌性爬行动物将精子长期储存在输卵管中,因此很难确定受精的确切时间。 其次,爬行动物卵的生理具有许多特征,如柔韧的卵壳、易碎且内部没有空气空间,这使得在不引起破裂或损坏的情况下操纵胚胎具有挑战性。

在上传的文章中 bioRxiv 31 年 2019 月 9 日,研究人员首次报告了在爬行动物中使用 CRISPR-CasXNUMX 基因编辑的方法的开发和测试。 研究中选择的爬行动物物种是热带 蜥蜴 被称为 无花果 或更常见的是在加勒比地区普遍存在的棕色变色龙。 研究中的蜥蜴来自美国佛罗里达州的一个野生地区。 该物种非常适合这项研究,因为它体型小,繁殖季节长,两代之间的平均时间相对较短。

为了克服爬行动物目前面临的局限性,研究人员将 CRISPR 成分显微注射到未成熟的未受精卵中,而这些卵在受精前仍在雌性蜥蜴的卵巢中。 他们的目标是酪氨酸酶基因,该基因产生一种控制蜥蜴皮肤色素沉着的酶,如果去除该基因,蜥蜴将出生白化病。 这种清晰的色素沉着表型是选择酪氨酸酶基因的原因。 显微注射的卵子然后在雌性体内成熟,随后与引入的雄性或储存的精子自然受精。

结果,几周后四只白化蜥蜴出生,证实基因酪氨酸酶失活,基因编辑过程成功。 由于后代含有来自父母双方的编辑基因,很明显 CRISPR 成分在母亲的未成熟卵母细胞中保持活跃的时间更长,并且在受精后它会突变父系基因。 因此,突变的白化蜥蜴在从父母双方继承的基因中表现出操纵的酪氨酸酶,因为白化病是从父母双方继承的特征。

这是有史以来第一项有效生产转基因爬行动物的研究。 这项研究可以以类似的方式在其他蜥蜴物种中发挥作用,例如目前的方法尚未成功的蛇类。 这项工作有助于进一步了解爬行动物的进化和发展。

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{本研究目前已提交同行评审。 您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读预印本}

来源(S)

Rasys AM 等。 2019. 预印本。 通过显微注射未受精卵母细胞在蜥蜴中进行 CRISPR-Cas9 基因编辑。 生物Rxiv。 https://doi.org/10.1101/591446

赛欧团队
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