מקרה ראשון זה של מניפולציה גנטית בלטאה יצר מודל של אורגניזם שיכול לעזור להשיג הבנה נוספת של התפתחות והתפתחות הזוחלים
CRISPR-Cas9 או פשוט CRISPR הוא ייחודי, מהיר וזול גֵן כלי עריכה המאפשר עריכה של גנום על ידי מחיקה, הוספה או שינוי ה-DNA. ראשי תיבות של CRISPR מייצגים 'Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats'. כלי זה פשוט ומדויק יותר משיטות קודמות ששימשו לעריכה ה-DNA.
כלי CRISPR-Cas9 מזריק לאורגניזמים בשלב הזיגוטה (תא אחד) מבנה DNA העשוי מ-(א) אנזים Cas9 הפועל כ"מספריים" ויכול לחתוך או למחוק חלק מה-DNA, (ב) להנחות RNA - רצף אשר מתאים לגן המטרה ובכך מנחה את האנזים Cas9 למיקום המטרה. ברגע שקטע מטרה של ה-DNA נחתך, מנגנון תיקון ה-DNA של התא יצטרף מחדש לגדיל הנותר ותוך כדי כך ישתיק את הגן הממוקד. לחלופין, ניתן 'לתקן' את הגן באמצעות תבנית DNA שונה בתהליך שנקרא תיקון מכוון הומולוגיה. לפיכך, כלי CRISPR-Cas9 מאפשר לבצע שינויים גנטיים על ידי הזרקה עריכת גנים תמיסות לביצית מופרית חד-תאית. תהליך זה גורם לשינוי גנטי (מוטציה) בכל התאים הבאים המיוצרים ובכך משפיעים על תפקוד הגנים.
למרות ש-CRISPR-Cas9 נמצא בשימוש שגרתי במינים רבים כולל דגים, ציפורים ויונקים, עד כה הוא לא הצליח במניפולציה גנטית של זוחלים. זה בעיקר בגלל שני מחסומים. ראשית, זוחלים נקבות אוגרות זרע לטווח ארוך בביצית שלהן, מה שמקשה לקבוע את הזמן המדויק של ההפריה. שנית, לפיזיולוגיה של הביצים של זוחלים יש תכונות רבות כמו קליפות ביצים גמישות, שבריריות ללא חלל אוויר בפנים מה שהופך את זה למאתגר לתפעל את העוברים מבלי לגרום לקרע או נזק.
במאמר שהועלה ב bioRxiv ב-31 במרץ 2019 חוקרים דיווחו על פיתוח ובדיקה של דרך להשתמש ב-CRISPR-Cas9 עריכת גנים בזוחלים בפעם הראשונה. זן הזוחלים שנבחר במחקר היה טרופי לטאה נקרא אנוליס סגריי או בדרך כלל אנול חום אשר נפוץ באיים הקריביים. הלטאות במחקר נאספו מאזור פראי בפלורידה, ארה"ב. מין זה מתאים באופן אידיאלי למחקר בגלל גודלו המיניאטורי, עונת הרבייה הארוכה והזמן הממוצע הקצר יחסית בין שני דורות.
כדי להתגבר על המגבלות העומדות כיום בפני זוחלים, חוקרים הזריקו רכיבי CRISPR במיקרו לביצים לא בשלות, בעוד הביצים היו עדיין בשחלות של לטאות נקבות לפני ההפריה. הם מכוונים לגן טירוזינאז שמייצר אנזים השולט בפיגמנטציה של העור בלטאות ואם הגן הזה יוסר הלטאה תיולד לבקן. פנוטיפ פיגמנטציה ברור זה היה הסיבה לבחור בגן טירוזינאז. הביציות המוזרקות מיקרו מבשילות בתוך הנקבה ולאחר מכן מופרות באופן טבעי עם זכר שהוכנס או זרע מאוחסן.
כתוצאה מכך, ארבע לטאות לבקנים נולדו מספר שבועות לאחר מכן, אשר מאשרות שהגן טירוזינאז הושבת וה- עריכת גנים התהליך היה מוצלח. מכיוון שהצאצא הכיל גן ערוך משני ההורים, היה ברור שרכיבי CRISPR נשארו פעילים הרבה יותר זמן בביצית הבלתי בשלה של האם ולאחר ההפריה הוא שינה גנים אבהיים. לפיכך, לטאות לבקן מוטנטיות הציגו טירוזינאז מתופעל בגנים שעברו בירושה מאם ומאב כאחד, שכן לבקנות היא תכונה שהורשתה משני ההורים.
זהו המחקר הראשון אי פעם שיצר ביעילות זוחלים מהונדסים גנטית. המחקר יכול לעבוד בצורה דומה במינים אחרים של לטאות כמו נחשים שגישותיהם הנוכחיות לא צלחו עד כה. עבודה זו יכולה לעזור להשיג הבנה נוספת של התפתחות והתפתחות הזוחלים.
***
{מחקר זה מוגש כעת לביקורת עמיתים. אתה יכול לקרוא את הגרסה המוקדמת על ידי לחיצה על הקישור DOI המופיע למטה ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Rasys AM et al. 2019. הדפסה מוקדמת. CRISPR-Cas9 עריכה ג 'ין בלטאות באמצעות הזרקת מיקרו של ביציות לא מופרות. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
