CRISPR gen düzenlemesi artık hamamböceklerinde mümkün

Dergide yayınlanan bir araştırma makalesine göre Hücre Raporlama Yöntemleri 16 Mayıs’ta Cell Press tarafından^y2022’de araştırmacılar, hamamböceklerinde gen düzenlemeyi sağlamak için CRISPR-Cas9 teknolojisini geliştirdiler. Doğrudan ve etkili CRISPR (DIPA-CRISPR) prosedürü, embriyoların kendileri yerine yumurtaların büyüdüğü yetişkin dişilere maddelerin enjekte edilmesini içerir.

Kyoto Üniversitesi’nden kıdemli çalışma yazarı Takaaki Daimon, “Bir bakıma, böcek araştırmacıları yumurtaları enjekte etmenin rahatsızlığından kurtuldu” diyor. Artık böcek genomlarını daha özgürce ve kendi irademizle değiştirebiliriz. Prensip olarak, bu yöntem böcek türlerinin %90’ından fazlası için çalışmalıdır.”

Mevcut böcek geni düzenleme yöntemleri tipik olarak erken embriyolara materyalin mikro enjeksiyonunu gerektirir ve birçok türe uygulanmalarını ciddi şekilde sınırlar. Örneğin, önceki çalışmalar, benzersiz üreme sistemlerinden dolayı hamamböceklerinin genetik manipülasyonunu araştırmamıştı. Ek olarak, böcek gen düzenlemesi genellikle pahalı ekipman, her tür için özel deney düzeneği ve yüksek vasıflı laboratuvar personeli gerektirir. Damon, “Geleneksel yöntemlerle ilgili bu sorunlar, çeşitli böcek türleri üzerinde genom düzenlemesi yapmak isteyen araştırmacıları rahatsız etti” diyor.

Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için Damon ve işbirlikçileri, gelişmekte olan yumurta hücrelerine genetik mutasyonlar sokmak için yetişkin dişi cırcır böceklerinin ana vücut boşluğuna Cas9 ribonükleoproteinleri (RNP’ler) enjekte ettiler. Sonuçlar, gen düzenleme verimliliğinin – yumurtadan çıkan toplam birey sayısından değiştirilen bireylerin oranı – % 22 kadar yüksek olabileceğini gösterdi. Kırmızı un böceğinde, DIPA-CRISPR %50’nin üzerinde bir verimlilik elde etti. Ayrıca, araştırmacılar, tek sarmallı oligonükleotidleri ve Cas9 RNP’leri birlikte enjekte ederek gen böcekleri ürettiler, ancak verimlilik düşük ve daha da geliştirilmelidir.

DIPA-CRISPR’nin evrimsel olarak uzak iki türde başarılı bir şekilde uygulanması, yaygın kullanımını göstermektedir. Ancak bu yaklaşım, meyve sinekleri de dahil olmak üzere tüm böcek türleri için doğrudan geçerli değildir. Ayrıca deneyler, başarı için en önemli faktörün yetişkin dişilerin enjeksiyon aşaması olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, DIPA-CRISPR, yumurtalık gelişimi hakkında iyi bir bilgi gerektirir. Bu, böceklerin çeşitli yaşam öyküleri ve üreme stratejileri nedeniyle bazı türlerde zorlayıcı olabilir.

Bu sınırlamalara rağmen, DIPA-CRISPR erişilebilir, oldukça pratik ve laboratuvarlarda kolayca uygulanabiliyor ve gen düzenleme uygulamasını çeşitli model ve model olmayan böcek türlerini kapsayacak şekilde genişletiyor. Bu teknoloji, yetişkinleri enjekte etmek için minimum ekipman ve sadece iki bileşen gerektirir – Cas9 proteini ve tek bir kılavuz[{” attribute=””>RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.

“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”

Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215

This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.