Познакомьтесь с первыми в мире рептилиями с отредактированными генами: ящерицами-альбиносами размером примерно с указательный палец. Исследователи использовали CRISPR-Cas9 для создания ящериц, предоставив метод редактирования генов за пределами основных моделей животных. В своем исследовании, опубликованном 27 августа в журнале Cell Reports, исследователи также показывают, что ящерицы могут успешно передавать отредактированные гены аллелей альбинизма своим потомкам.
"Долгое время мы боролись с тем, как модифицировать геномы рептилий и манипулировать генами рептилий, но мы застряли в режиме редактирования генов в основных модельных системах", говорит автор-корреспондент Дуг Менке, адъюнкт-профессор Университета Джорджии.«Мы хотели изучить аноловых ящериц, чтобы изучить эволюцию регуляции генов, поскольку они испытали ряд событий видообразования на Карибских островах, очень похожих на дарвиновских вьюрков на Галапагосских островах».
Редактирование генов в большинстве модельных систем осуществляется путем введения реагентов для редактирования генов CRISPR-Cas9 в свежеоплодотворенные яйца или одноклеточные зиготы. Но этот метод нельзя использовать у рептилий, говорит Менке, потому что у ящериц внутреннее оплодотворение и время оплодотворения нельзя предсказать. Изолированный одноклеточный эмбрион от самки ящерицы также не может быть легко перенесен, что делает практически невозможным манипулирование вне ящерицы.
Но Менке и его исследовательская группа заметили, что прозрачная мембрана над яичником позволяет им видеть все развивающиеся яйцеклетки, включая те, которые должны были овулировать и оплодотворяться следующими. Они решили ввести реагенты CRISPR в неоплодотворенные яйцеклетки в яичниках и посмотреть, будет ли CRISPR работать.
«Поскольку мы вводим неоплодотворенные яйцеклетки, мы думали, что сможем выполнять редактирование генов только на аллелях, унаследованных от матери. Отцовской ДНК нет в этих неоплодотворенных ооцитах», - говорит Менке. «Нам пришлось ждать три месяца, пока вылупятся ящерицы, так что это немного похоже на замедленное редактирование генов. Но оказывается, что когда мы проделывали эту процедуру, около половины созданных нами ящериц-мутантов имели события редактирования генов на материнский аллель и отцовский аллель."
Это говорит о том, что компоненты CRISPR остаются активными в течение нескольких дней или даже недель в неоплодотворенных яйцах. После скрининга потомства исследователи обнаружили, что от 6% до 9% ооцитов, в зависимости от их размера, дают потомство с событиями редактирования генов.
«По сравнению с хорошо зарекомендовавшими себя модельными системами, которые могут иметь эффективность до 80% и выше, 6% кажутся низкими, но никто раньше не мог проводить подобные манипуляции ни с одной рептилией», - говорит Менке.«Нет большого сообщества генетиков развития, изучающих рептилий, поэтому мы надеемся получить доступ к захватывающей функциональной биологии, которая до сих пор не исследована».
Менке говорит, что у его команды было две причины сделать ящериц альбиносами, а не изменить другие черты. Во-первых, когда тирозиназный ген альбинизма нокаутирован, это приводит к потере пигментации без летального исхода для животного. Во-вторых, поскольку люди с альбинизмом часто имеют проблемы со зрением, исследователи надеются использовать ящериц в качестве модели для изучения того, как потеря этого гена влияет на развитие сетчатки.
У людей и других приматов есть особенность в глазу, называемая ямкой, которая представляет собой ямкообразную структуру в сетчатке, которая имеет решающее значение для остроты зрения. Фовеа отсутствует в основных модельных системах, но присутствует у аноловых ящериц, поскольку они полагаются на острое зрение, чтобы охотиться на насекомых», - говорит Менке.
Изучение функций генов у рептилий открывает новые возможности для изучения аспектов развития, которые лучше всего изучать на неустановленных животных моделях, говорит Менке. И в конечном счете, этот метод редактирования генов может быть использован для других животных.
"Мы никогда не знаем, откуда придут следующие важные идеи, и если мы даже не можем изучить, как работают гены в огромной группе животных, то нет никакого способа узнать, исследовали ли мы все". нужно исследовать функцию генов у животных», - говорит Менке. «Каждому виду, несомненно, есть что нам рассказать, если мы потратим время на разработку методов редактирования генов».