CRISPR基因编辑现在可以直接在雌性蟑螂身上进行 而非从胚胎开始

根据2022年5月16日细胞出版社在《细胞报告方法》杂志上发表的一篇论文，研究人员设计了一种CRISPR-Cas9技术来实现蟑螂的基因编辑。这种直接而有效的"直接亲本"CRISPR(DIPA-CRISPR)程序涉及将材料注射到卵子正在发育的雌性成年虫体内，而不是注射到胚胎本身。

"从某种意义上说，昆虫研究人员已经从注射卵子的烦扰中解脱出来，"高级研究作者、京都大学的大门孝明说。"我们现在可以更自由和随意地编辑昆虫的基因组。原则上，这种方法应该对90%以上的昆虫物种有效。"

"通过改进DIPA-CRISPR方法并使其更加有效和通用，我们也许能够在150多万种昆虫中的几乎所有物种中实现基因组编辑，开辟一个我们能够充分利用昆虫的神奇生物功能的未来。"- 大门孝明

目前的昆虫基因编辑方法通常需要将材料显微注射到早期胚胎中，严重限制了其在许多物种中的应用。例如，由于蟑螂独特的生殖系统，过去的研究并没有实现对蟑螂的基因操作。此外，昆虫基因编辑往往需要昂贵的设备，每个物种的特定实验装置，以及高度熟练的实验室人员。传统方法的这些问题一直困扰着那些希望对各种昆虫物种进行基因组编辑的研究人员。

为了克服这些限制，大门孝明和他的合作者将Cas9核糖核酸蛋白(RNPs)注入成年雌性蟑螂的体腔，在发育中的卵细胞中引入可遗传的突变。结果表明，基因编辑效率--被编辑的个体在孵化的个体总数中的比例--可以达到22%，DIPA-CRISPR更是达到了50%以上的效率。此外，研究人员通过共同注射单链寡核苷酸和Cas9 RNPs产生了基因敲除后的蟑螂，但效率很低，需要设法进一步提高。

DIPA-CRISPR在两个进化上相距甚远的物种中的成功应用显示了其广泛使用的潜力。但该方法并不直接适用于所有昆虫物种，包括果蝇。此外，实验表明，成功的最关键参数是注射的成年雌性的阶段。因此，DIPA-CRISPR需要对卵巢发育有良好的了解。鉴于昆虫的生活史和繁殖策略的多样性，这在某些物种中可能具有挑战性。

尽管有这些限制，DIPA-CRISPR是可获得、高度实用且可以很容易地在实验室实施，将基因编辑的应用扩展到广泛的模型和非模型昆虫物种。该技术只需要最小的成体注射设备，而且只有两个组件--Cas9蛋白和单向导RNA，大大简化了基因编辑的程序。此外，标准Cas9可用于成虫注射，消除了耗时的蛋白质定制工程的需要。

"通过改进DIPA-CRISPR方法并使其更加高效和通用，我们可能能够在150多万种昆虫中的几乎所有物种中实现基因组编辑，开辟一个我们能够充分利用昆虫的惊人生物功能的未来，"大门孝明说。"原则上，其他节肢动物也有可能使用类似的方法进行基因组编辑。这些动物包括农业和医疗害虫，如螨虫和蜱虫，以及重要的渔业资源，如虾和蟹"。

关键词： 基因编辑 胚胎编辑 生物科学 可遗传突变