新技术改进了蚊子和其他物种的CRISPR-Cas9基因编辑

研究人员表示，旨在改善蚊子和其他节肢动物中CRISPR-Cas9基因编辑的技术成功地实现了高效率，同时消除了对遗传物质难以显微注射的需要。

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，以便更容易地操纵基因表达，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，消除农业害虫，以及可能用于人类和动物健康的基因疗法。

CRISPR - 聚集规则间隔短回文重复序列 - 是一种相对较新的革命性方法，通过精确地将DNA切割酶Cas9传递到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胚胎显微注射将基因编辑Cas9直接传递给卵子，这是一种困难且低效的过程，仅适用于少数物种，宾夕法尼亚州农业大学昆虫学和疾病流行病学教授Jason Rasgon指出。科学。

“此外，显微注射会损坏鸡蛋，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。”

为了解决这些限制，Rasgon的实验室开发了ReMOT控制 - 受体介导的货物卵巢转导 - 研究人员称这种方法可以通过容易地注入雌性节肢动物的血液将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被带入卵巢。该团队假设来自这些蛋黄蛋白的分子可以与Cas9货物融合，并以在胚胎中实现基因组编辑所必需的水平进入卵子，从而无需胚胎显微注射。

在测试埃及伊蚊(一种可以传播登革热，基孔肯雅病毒，寨卡病毒和黄热病病毒等病原体的蚊子)的这一假设的过程中，研究小组确定了一种称为P2C的肽，这种配体被卵巢受体识别，并在其他五种蚊子也是如此。

为了直观地显示P2C可以在卵巢中摄取，研究人员将注入绿色荧光蛋白的肽注入蚊子体内。他们随后在超过98%的原代卵母细胞中发现了荧光。

对于基因编辑实验，科学家们针对一种基因，该基因在被敲除后会产生白眼而不是黑暗，提供可见的表型以帮助进行筛查。他们发现当与Cas9酶结合时，P2C能够将基因编辑货物递送到卵巢，在那里以高效率实现所需的突变，从而产生遗传修饰的后代。

最近在Nature Communications上发表的这项研究结果表明，与胚胎注射相比，ReMOT Control的基因编辑效率高，技术上更容易实现，Rasgon表示。

“尽管显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，而且该技术可在不到一小时的时间内完成，”他说。

“成本注射的成本和易用性降低使得该方法比现有的胚胎注射技术有了实质性的改进，将基因编辑能力置于非专业实验室的范围内，并可能彻底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Duverney Chaverra-Rodriguez，Vanessa Macias和Donghun Kim，宾夕法尼亚州昆虫学博士后学者;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研究教授Sujit Pujhari;Yasutsugu Suzuki，巴斯德研究所病毒学博士后;和大卫彼得森和Sage McKeand，本科学生，宾夕法尼亚州立大学。

美国国立卫生研究院 - 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支持这项工作。

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