首度開發出編輯蟑螂後代基因的方法,適用 90% 以上昆蟲物種

作者 | 發布日期 2022 年 05 月 18 日 11:50 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


昆蟲基因編輯是複雜的工作,如蟑螂因獨特生殖系統限制,過去一直未能透過注射胚胎改造後代。直到現在,日本京都大學與西班牙巴塞隆納進化生物學研究所團隊開發出 DIPA-CRISPR 技術,成功使蟑螂後代產生基因突變,且原則上這種方法適用 90% 以上昆蟲物種。

CRISPR 是目前用於研究疾病治療與預防的主要基因編輯技術,如實驗開發出能傳播「抗瘧疾基因」的蚊子,研究人員手動將 DNA 序列引入生殖細胞,操縱並更改基因組特定位置並藉基因傳給下一代。

但 CRISPR 迄今難以企及蟑螂與大部分昆蟲胚胎,因必須將材料以顯微注入早期胚胎,但蟑螂卵有硬殼(卵莢)保護胚胎,因此胚胎注射蛋白過程相當棘手,大幅限制多數昆蟲物種的基因編輯研究進展。

直到現在,日本京都大學與西班牙巴塞隆納進化生物學研究所團隊合作開發出新的 DIPA-CRISPR 技術,某種意義來說擺脫了注射胚胎的難點,研究人員直接將 Cas9 RNPs 核糖核蛋白(能誘導基因修飾的蛋白質)注入帶卵的德國蟑螂(學名:Blattella germanica)與赤擬谷盜(學名:Tribolium castaneum)2 種昆蟲體腔,然後測試發育中卵是否受影響。

實驗結果顯示,50% 赤擬谷盜與 22% 德國蟑螂後代都成功帶有突變遺傳(實驗為眼睛變色),這是科學家首度成功編輯蟑螂基因。

團隊表示,雖然果蠅對這種技術沒有反應,但原則上高達 90% 節肢動物物種也能以類似方法編輯基因組,包括蟎蟲、蜱蟲等農業害蟲,帶來害蟲防治、進化生物學與其他領域潛在應用。

新論文發表在《Cell Reports Methods》期刊。

(首圖來源:Shirai et al. / Cell Reports Methods