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新技术改进了蚊子和其他物种的CRISPR-Cas9基因编辑

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-15浏览次数:1074

研究人员表示,改进蚊子和其他节肢动物中CRISPR-Cas9基因编辑的技术已成功实现了高效率,同时消除了显微注射遗传物质的需要。

这些结果可以为科学家研究各种节肢动物 - 甚至一些脊椎动物 - 铺平道路,使其更容易操纵基因表达用于基础研究和实际应用,如控制寨卡病毒和疟疾等媒介传播疾病,以及消除农业。害虫,以及可用于人类和动物健康的基因疗法。

CRISPR - 聚集规则区间短期同步重复 - 是一种相对较新的革命性方法,通过将DNA裂解酶Cas9精确转移到DNA的目标区域来修饰生物体的基因组。由此产生的突变可以删除或替换特定的DNA片段,从而促进或禁用某些特征。

目前的节肢动物方法依赖于通过显微注射胚胎将Cas9基因编辑直接转移到卵子中,这是一个困难且低效的过程,仅适用于少数物种,宾夕法尼亚农业大学昆虫学和疾病流行病学教授。杰森拉斯冈指出。科学。

“此外,显微注射会损害鸡蛋,需要昂贵的设备和培训才能实施,”他说。 “这些限制极大地限制了CRISPR-Cas9技术在不同物种中的使用。”

为了解决这些局限性,Rasgon的实验室开发了ReMOT控制 - 受体介导的货物卵巢转导 - 研究人员称,它可以通过轻松地将血液注入雌性节肢动物,将Cas9货物运送到基因组的目标部分。通过卵巢中的受体引入发育中的卵子。

Rasgon解释说,在卵巢和卵子成熟期间,蚊子和其他节肢动物合成卵黄蛋白,卵黄蛋白分泌到血液中并带入卵巢。该团队假设来自这些蛋黄蛋白的分子可以与Cas9货物融合,并以胚胎中基因组编辑所需的水平进入卵子,从而消除了对胚胎显微注射的需要。

在测试埃及伊蚊(一种可传播登革热,基孔肯雅病毒,寨卡病毒和黄热病病毒等病原体的蚊子)这一假设时,研究小组发现了一种名为P2C的肽。该配体被卵巢受体识别,并且在其他五种蚊子中也是相同的。

为了直观地显示P2C可以在卵巢中摄取,研究人员注射了将绿色荧光蛋白注入蚊子的肽。然后他们在超过98%的原代卵母细胞中发现了荧光。

对于遗传编辑实验,科学家们针对一种基因,该基因在被淘汰时产生白眼而不是黑暗,提供可见的表型以帮助筛查。他们发现,当与Cas9酶结合时,P2C能够将基因编辑的货物递送到卵巢,在那里高效地实现所需的突变,从而产生遗传修饰的后代。

Rasgon表示,最近在Nature Communications发表的一项研究结果显示,ReMOT Control的基因编辑效率高于胚胎注射技术,技术上更容易实现。

“尽管微注射设备可能需要花费数千美元并且需要大量培训才能使用,但ReMOT Control注射设备的成本约为2美元,而且该技术可以在不到一个小时内完成,”他说。

“与现有的胚胎注射技术相比,降低成本注入的成本和易用性大大改善了方法,将基因编辑能力纳入非专业实验室的范围,并可能从根本上改变功能性节肢动物遗传学的广泛应用“。

该论文的其他研究人员是宾夕法尼亚州的博士后昆虫学家Duverney Chaverra-Rodriguez,Vanessa Macias和Donghun Kim;格兰特休斯,德克萨斯大学医学分院病理学助理教授;宾夕法尼亚州昆虫学助理教授Sujit Pujhari; Yasutsugu Suzuki,巴斯德研究所病毒学博士后;宾夕法尼亚州立大学本科生David Peterson和Sage McKeand。

国立卫生研究院 - 国家过敏和传染病研究所;国家科学基金会;美国农业部 - 国家粮食和农业研究所;宾夕法尼亚州卫生部使用烟草结算基金来支持这项工作。