Մողեսի գենետիկական մանիպուլյացիայի այս առաջին դեպքը ստեղծել է մոդելային օրգանիզմ, որը կարող է օգնել սողունների էվոլյուցիայի և զարգացման հետագա ըմբռնմանը։
CRISPR-Cas9 կամ պարզապես CRISPR եզակի է, արագ և էժան գեն խմբագրման գործիք, որը հնարավորություն է տալիս խմբագրել գենոմը՝ ջնջելով, ավելացնելով կամ փոփոխելով ԴՆԹ -. CRISPR հապավումը նշանակում է «Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats»: Այս գործիքը պարզ է և ավելի ճշգրիտ, քան խմբագրման համար օգտագործված նախորդ մեթոդները ԴՆԹ -.
CRISPR-Cas9 գործիքը օրգանիզմներին ներարկում է zygote (մեկ բջջային) փուլում ԴՆԹ-ի կառուցվածքով, որը կազմված է (ա) Cas9 ֆերմենտից, որը գործում է որպես «մկրատ» և կարող է կտրել կամ ջնջել ԴՆԹ-ի մի մասը, (բ) ուղղորդող ՌՆԹ – հաջորդականություն, որը համընկնում է թիրախային գենի հետ և այդպիսով ուղղորդում է Cas9 ֆերմենտը դեպի նպատակակետ: Հենց ԴՆԹ-ի թիրախային հատվածը կտրվի, բջջի ԴՆԹ-ի վերանորոգման մեխանիզմը նորից կմիանա մնացած շղթային և այդ ընթացքում կխլացնի թիրախավորված գենը: Կամ գենը կարող է «շտկվել»՝ օգտագործելով նոր ձևափոխված ԴՆԹ-ի ձևանմուշը մի գործընթացում, որը կոչվում է հոմոոլոգիայի ուղղորդված վերանորոգում: Այսպիսով, CRISPR-Cas9 գործիքը թույլ է տալիս գենետիկ փոփոխություններ կատարել ներարկման միջոցով գեների խմբագրում լուծումներ միաբջիջ բեղմնավորված ձվի մեջ: Այս գործընթացը առաջացնում է գենետիկական փոփոխություն (մուտացիա) բոլոր հետագա բջիջներում, որոնք արտադրվում են՝ այդպիսով ազդելով գենի ֆունկցիայի վրա:
Թեև CRISPR-Cas9-ը սովորաբար օգտագործվում է բազմաթիվ տեսակների, այդ թվում՝ ձկների, թռչունների և կաթնասունների մեջ, մինչ այժմ այն չի հաջողվել գենետիկորեն մանիպուլյացիայի ենթարկել սողուններին: Սա առաջին հերթին պայմանավորված է երկու խոչընդոտներով. Նախ, էգ սողունները երկար ժամանակ սերմնահեղուկ են պահում իրենց ձվաբջիջում, ինչը դժվարացնում է բեղմնավորման ճշգրիտ ժամանակը: Երկրորդը, սողունների ձվերի ֆիզիոլոգիան ունի բազմաթիվ առանձնահատկություններ, ինչպիսիք են ճկուն ձվի կճեպը, փխրունությունը, առանց օդային տարածության ներսում, ինչը դժվար է դարձնում սաղմերը մանիպուլյացիայի ենթարկելն առանց պատռելու կամ վնաս պատճառելու:
-ին վերբեռնված հոդվածում bioRxiv 31 թվականի մարտի 2019-ին հետազոտողները զեկուցել են CRISPR-Cas9-ի օգտագործման եղանակի մշակման և փորձարկման մասին: գեների խմբագրում սողունների մեջ առաջին անգամ. Հետազոտության ընթացքում ընտրված սողունների տեսակը արևադարձային էր մողես անվանել Անոլիս սագրեյ կամ ավելի հաճախ շագանակագույն անոլա, որը տարածված է Կարիբյան ավազանում: Հետազոտությանը մասնակցած մողեսները հավաքվել են ԱՄՆ Ֆլորիդայի վայրի շրջանից: Այս տեսակը իդեալականորեն հարմար է ուսումնասիրության համար, քանի որ իր մանրանկարչական չափերը, բազմացման երկար սեզոնը և երկու սերունդների միջև համեմատաբար կարճ միջին ժամանակը:
Սողունների հետ կապված սահմանափակումները հաղթահարելու համար հետազոտողները CRISPR բաղադրիչները միկրոներարկեցին չհասունացած չբեղմնավորված ձվերի մեջ, մինչդեռ ձվերը դեռևս գտնվում էին էգ մողեսների ձվարանների մեջ մինչև բեղմնավորումը: Նրանք թիրախավորել են թիրոզինազի գենը, որն արտադրում է մի ֆերմենտ, որը վերահսկում է մողեսների մաշկի պիգմենտացիան, և եթե այս գենը հեռացվի, մողեսը կծնվի ալբինոս: Պիգմենտացիայի այս հստակ ֆենոտիպը պատճառ հանդիսացավ տիրոզինազ գենի ընտրության համար: Միկրոներարկված ձվաբջիջներն այնուհետև հասունանում են էգերի ներսում և բնականաբար բեղմնավորում են ներմուծված արական կամ պահեստավորված սերմնահեղուկով:
Արդյունքում, մի քանի շաբաթ անց չորս ալբինոս մողեսներ ծնվեցին, որոնք հաստատեցին, որ գենային թիրոզինազը ապաակտիվացված է, և գեների խմբագրում գործընթացը հաջող է անցել. Քանի որ սերունդը պարունակում էր երկու ծնողների խմբագրված գեն, պարզ էր, որ CRISPR-ի բաղադրիչները շատ ավելի երկար են մնում ակտիվ մոր ոչ հասուն ձվաբջիջում, և բեղմնավորումից հետո այն փոխում է հայրական գեները: Այսպիսով, մուտանտ ալբինոս մողեսները ցուցադրում էին մանիպուլյացիայի ենթարկված թիրոզինազը և՛ մորից, և՛ հորից ժառանգված գեներում, քանի որ ալբինիզմը երկու ծնողներից ժառանգված հատկություն է:
Սա գենետիկորեն ձևափոխված սողունների արդյունավետ արտադրման առաջին հետազոտությունն է: Հետազոտությունը կարող է նույն կերպ աշխատել մողեսների այլ տեսակների դեպքում, ինչպիսիք են օձերը, որոնց համար ներկայիս մոտեցումները մինչ այժմ անհաջող են եղել: Այս աշխատանքը կարող է օգնել սողունների էվոլյուցիայի և զարգացման հետագա ըմբռնմանը:
***
{Այս ուսումնասիրությունը ներկայումս ներկայացվել է գործընկերների վերանայման: Դուք կարող եք կարդալ նախնական տպագիր տարբերակը՝ սեղմելով ներքևում նշված DOI հղման վրա՝ նշված աղբյուրների ցանկում}
Աղբյուրը (ներ)
Rasys AM et al. 2019. Նախատպ. CRISPR-Cas9 Գենային խմբագրում մողեսներում չբեղմնավորված ձվաբջիջների միկրոներարկման միջոցով: bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
