CRISPR jetzt bei Kakerlaken möglich

Laut einer von Cell Press am 16. Mai in der Zeitschrift veröffentlichten Studie haben Forscher einen CRISPR-Cas9-Ansatz entwickelt, um die Genbearbeitung bei Kakerlaken zu ermöglichen Zellberichtsmethoden. Bei der einfachen und effektiven Technik, die als „direktes elterliches“ CRISPR (DIPA-CRISPR) bezeichnet wird, werden Materialien in die erwachsenen Weibchen injiziert, in denen sich die Eier und nicht die Embryonen selbst entwickeln.

„In gewisser Weise wurden Insektenforscher von der Peinlichkeit der Eiinjektion befreit“, sagt der Hauptautor der Studie, Takaaki Daimon von der Universität Kyoto. „Wir können jetzt Insektengenome freier und nach Belieben editieren. Im Prinzip sollte diese Methode bei mehr als 90 Prozent der Insekten funktionieren. Spezies.“

Gegenwärtige Ansätze zur Bearbeitung von Insektengenen erfordern typischerweise die Mikroinjektion von Materialien in frühe Embryonen, was ihre Anwendung auf viele Arten stark einschränkt. Beispielsweise konnten frühere Studien Kakerlaken aufgrund ihres einzigartigen Fortpflanzungssystems nicht genetisch manipulieren. Darüber hinaus erfordert die Bearbeitung von Insektengenen oft teure Geräte, artspezifische Versuchsaufbauten und hochqualifiziertes Laborpersonal. „Diese Probleme mit herkömmlichen Methoden haben Forscher geplagt, die Genom-Editing an einer Vielzahl von Insektenarten durchführen wollen“, sagte Daimon.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, injizierten Daimon und Mitarbeiter Cas9-Ribonukleoproteine ​​(RNPs) in die Hauptkörperhöhle erwachsener weiblicher Kakerlaken, um vererbte Mutationen in sich entwickelnde Eier einzuführen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Effizienz der Genbearbeitung – der Anteil der bearbeiteten Individuen an der Gesamtzahl der geschlüpften Individuen – bis zu 22 % betragen könnte. In dem roter Mehlkäfererzielte DIPA-CRISPR eine Effizienz von über 50 %. Darüber hinaus haben Forscher Käfer-Knockin-Gene durch Co-Injektion von einzelsträngigen Oligonukleotiden und Cas9-RNPs erzeugt, aber die Effizienz ist gering und muss weiter verbessert werden.

Die erfolgreiche Anwendung von DIPA-CRISPR bei zwei evolutionär entfernten Arten demonstriert sein Potenzial für den großflächigen Einsatz. Aber der Ansatz ist nicht direkt auf alle Insektenarten anwendbar, einschließlich Fruchtfliegen. Darüber hinaus haben Experimente gezeigt, dass der kritischste Parameter für den Erfolg das Stadium der injizierten erwachsenen Weibchen ist. Daher erfordert DIPA-CRISPR eine gute Kenntnis der Eierstockentwicklung. Dies kann bei einigen Arten angesichts der unterschiedlichen Lebenszyklen und Fortpflanzungsstrategien von Insekten schwierig sein.

Trotz dieser Einschränkungen ist DIPA-CRISPR zugänglich, sehr praktisch und könnte leicht in Laboratorien implementiert werden, wodurch die Anwendung der Genbearbeitung auf eine große Vielfalt von Modellen und Nicht-Modellen erweitert wird. Insektenarten. Die Technik erfordert eine minimale Ausrüstung für die Injektion bei Erwachsenen und nur zwei Komponenten – Cas9-Protein und Single-Guide-RNA – was die Gen-Editing-Verfahren erheblich vereinfacht. Darüber hinaus kann handelsübliches Cas9 für die Injektion von Erwachsenen verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit einer zeitaufwändigen kundenspezifischen Entwicklung des Proteins entfällt.

„Indem wir die DIPA-CRISPR-Methode verbessern und noch effizienter und vielseitiger machen, können wir möglicherweise die Genomeditierung in fast allen der mehr als 1,5 Millionen Insektenarten ermöglichen und eine Zukunft eröffnen, die wir voll ausschöpfen können die unglaublichen biologischen Funktionen von Insekten“, sagt Daimon, „Prinzipiell ist es auch möglich, dass das Genom anderer Arthropoden mit einem ähnlichen Ansatz verändert wird. Dazu gehören landwirtschaftliche und medizinische Schädlinge wie Milben und Zecken sowie wichtige Fischressourcen wie Garnelen und Krabben.“