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无需显微注射 利用新型CRISPR-Cas9技术高效快速产生转基因节肢动物

作者:技术团队日期:2018年8月16日 21:56

节肢动物CRISPR-Cas9技术依赖于胚胎显微注射直接将Cas9导入卵子,这是一种困难且低效的过程,只对少数物种有用。此外,显微注射会损害虫卵,且需要极昂贵的设备和培训,这些都是限制CRISPR-Cas9在昆虫身上开展应用的因素。

为了解决这些限制,宾夕法尼亚州立大学农业科学学院的Rasgon实验室开发了ReMOT(受体介导的卵巢转导)方法,在卵巢和卵子成熟过程中,蚊子等节肢动物体内合成卵黄蛋白,这些蛋白质随血液被运输至卵巢,只需通过血淋巴注射即可将Cas9 RNP通过卵巢受体靶向导入雌性昆虫发育中的卵母细胞中。该方法不仅可提高成功率,还可以绕开胚胎显微注射。

 

ReMOT方法的基本原理

 

研究者首先在埃及伊蚊中确认了这种方法的有效性。通过血淋巴注射后观察,研究人员直观地看到了携带荧光标记的P2C(一种可被卵巢受体识别的配体)被运送到了蚊子的卵巢,超过98%卵母细胞中都存在这种分子。随后,研究人员针对Kmo基因设计sgRNA,运用ReMOT方法敲除该基因,该基因被成功敲除的话,蚊子的眼睛就会由黑转白。通过观察蚊子表型,他们发现与Cas9酶结合的P2C能够将基因编辑器运送至卵巢,并以很高的效率(33.3%)实现基因敲除,产生转基因后代。

 

运用ReMOT方法实现基因敲除后的表型变化

 

这项研究成果发表在近期的《Nature Communications》上,与胚胎注射相比,ReMOT控制基因编辑技术高效而简便地完成了转基因操作。

同时,这项技术为CRISPR-Cas9技术在昆虫等节肢动物中的应用奠定了坚实的基础,例如利用基因编辑技术对蚊子等传染媒介进行基因改造,控制寨卡病毒和疟疾这样的虫媒传播疾病、消灭农业害虫等。另外,值得注意的是,过去几十年,国内外学者在十足目甲壳动物的转基因研究方面开展了大量工作,但一直没有突破虾类转基因研究的技术“瓶颈”。此方法可能为虾、蟹等水产生物种类的基因编辑提供了一个很好的解决途径。

所属类别: 行业进展

该资讯的关键词为:节肢动物  CRISPR-Cas9  ReMOT