Een albino-opossum bewijst dat CRISPR ook voor buideldieren werkt

Riken

Muizen: check. Hagedissen: check. Inktvis: check. Buideldieren ... check.

CRISPR is gebruikt om de genen van tomaten, mensen en zo ongeveer alles daartussenin te wijzigen. Maar vanwege hun unieke reproductieve biologie en hun relatieve zeldzaamheid in laboratoriumomgevingen, waren buideldieren tot nu toe aan de CRISPR-rush ontsnapt.

Een team van onderzoekers van het Japanse RIKEN Institute, een nationale onderzoeksfaciliteit, heeft de technologie gebruikt om de genen van een Zuid-Amerikaanse soort opossum te bewerken. De resultaten werden beschreven in a nieuwe studie vandaag uit in Current Biology. Het vermogen om buideldiergenomen te tweaken, zou biologen kunnen helpen meer over de dieren te leren en ze te gebruiken om immuunresponsen, ontwikkelingsbiologie en zelfs ziekten zoals melanoom te bestuderen.

Ik ben erg opgewonden om dit papier te zien. Het is een prestatie waarvan ik niet had gedacht dat die tijdens mijn leven zou gebeuren, zegt John VandeBerg , een geneticus aan de Universiteit van Texas Rio Grande Valley, die niet betrokken was bij het onderzoek.

De moeilijkheden bij het genetisch modificeren van buideldieren hadden minder te maken met CRISPR dan met de fijne kneepjes van de voortplantingsbiologie van buideldieren, zegt Hiroshi Kiyonari , de hoofdauteur van de nieuwe studie.

Verwant verhaal

Genbewerking heeft varkens immuun gemaakt voor een dodelijke epidemie

Er loopt een groot project om varkens ziektebestendig te maken met CRISPR om hun DNA te veranderen. Zijn mensen de volgende?

Hoewel kangoeroes en koala's meer bekend zijn, gebruiken onderzoekers die buideldieren bestuderen vaak opossums in laboratoriumexperimenten, omdat ze kleiner en gemakkelijker te verzorgen zijn. Grijze kortstaartige opossums, de soort die in het onderzoek werd gebruikt, zijn verwant aan de Noord-Amerikaanse opossums met witte gezichten, maar ze zijn kleiner en hebben geen buidel.

De onderzoekers van RIKEN gebruikten CRISPR om een ​​gen dat codeert voor pigmentproductie te verwijderen of uit te schakelen. Het richten op dit gen betekende dat als de experimenten zouden werken, de resultaten in één oogopslag duidelijk zouden zijn: de opossums zouden albino zijn als beide exemplaren van het gen eruit zouden worden geslagen en gevlekt, of mozaïek, als een enkele kopie zou worden verwijderd.

Het resulterende nest omvatte één albino-opossum en één mozaïek-opossum (hierboven afgebeeld). De onderzoekers fokten de twee ook, wat resulteerde in een nest van volledig albino-opossums, wat aantoont dat de kleuring een erfelijke genetische eigenschap was.

De onderzoekers moesten enkele hindernissen nemen om het opossum-genoom te bewerken. Eerst moesten ze de timing van hormooninjecties bepalen om de dieren klaar te maken voor dracht. De andere uitdaging was dat buideldiereieren kort na de bevruchting een dikke laag om zich heen ontwikkelen, een mucoïde schaal genaamd. Dit maakt het moeilijker om de CRISPR-behandeling in de cellen te injecteren. Bij hun eerste pogingen zouden naalden de cellen niet binnendringen of zouden ze beschadigen, zodat de embryo's niet konden overleven, zegt Kiyonari.

De onderzoekers realiseerden zich dat het een stuk makkelijker zou zijn om de injectie in een eerder stadium te doen, voordat de coating rond het ei te taai wordt. Door te veranderen wanneer de lichten in de laboratoria uitgingen, lieten onderzoekers de opossums later op de avond paren, zodat de eieren 's ochtends, ongeveer anderhalve dag later, klaar zouden zijn om mee te werken.

De onderzoekers gebruikten vervolgens een hulpmiddel genaamd een piëzo-elektrische boor, die elektrische lading gebruikt om gemakkelijker door het membraan te dringen. Dit hielp hen de cellen te injecteren zonder ze te beschadigen.

Ik vind het een ongelooflijk resultaat, zegt Richard Behringer , een geneticus aan de Universiteit van Texas. Ze hebben laten zien dat het kan. Nu is het tijd om de biologie te doen, voegt hij eraan toe.

Opossums worden sinds de jaren zeventig als proefdier gebruikt en onderzoekers hebben al minstens 25 jaar geprobeerd hun genen te bewerken, zegt VandeBerg, die in 1978 begon met het creëren van de eerste laboratoriumopossum-kolonie. Ze waren ook het eerste buideldier dat hun genoom volledig gesequenced , in 2007.

Vergelijkende biologen hopen dat het vermogen om opossums genetisch te modificeren hen zal helpen meer te leren over enkele van de unieke aspecten van de biologie van buideldieren die nog moeten worden gedecodeerd. We vinden genen en buideldiergenomen die we niet hebben, dus dat schept een beetje een mysterie over wat ze aan het doen zijn, zegt Rob Miller , een immunoloog aan de Universiteit van New Mexico, die opossums gebruikt in zijn onderzoek.

De meeste gewervelde dieren hebben twee soorten T-cellen, een van de componenten van het immuunsysteem (en hagedissen hebben maar één type). Maar buideldieren, inclusief opossums, hebben een derde type en onderzoekers weten niet zeker wat ze doen of hoe ze werken. Als ze de cellen kunnen verwijderen en zien wat er gebeurt, of andere delen van het immuunsysteem uitschakelen, kunnen ze misschien achterhalen wat deze mysterieuze cel aan het doen is, zegt Miller.

Opossums worden ook gebruikt als model voor sommige menselijke ziekten. Ze behoren tot de weinige zoogdieren die melanoma (een huidkanker) zoals mensen.

Een ander interessant kenmerk van opossums is dat ze na slechts 14 dagen worden geboren, als nauwelijks meer dan ballen van cellen met onderarmen om hen te helpen op de borst van hun moeder te kruipen. Deze kleine jelly beans ontwikkelen vervolgens hun ogen, achterste ledematen en een behoorlijk deel van hun immuunsysteem nadat ze al in de wereld zijn.

Omdat zoveel van hun ontwikkeling na de geboorte plaatsvindt, zou het bestuderen en manipuleren van hun groei veel gemakkelijker kunnen zijn dan soortgelijk werk bij andere proefdieren zoals muizen. Kiyonari zegt dat zijn team op zoek is naar andere manieren om opossum-genen te tweaken om de orgaanontwikkeling van de dieren te bestuderen.

Miller en andere onderzoekers hebben goede hoop dat door genen bewerkte opossums hen zullen helpen nieuwe ontdekkingen te doen over biologie en over onszelf. Soms onthult vergelijkende biologie wat echt belangrijk is, zegt hij. 'Dingen die we gemeen hebben, moeten fundamenteel zijn, en dingen die anders zijn, zijn interessant.

zich verstoppen