Tvrdí to výskum publikovaný v časopise Cell Reporting Methods Cell Press 16. mája^rV roku 2022 vedci vytvorili technológiu CRISPR-Cas9, ktorá umožňuje úpravu génov u švábov. Priamy a účinný postup CRISPR (DIPA-CRISPR) zahŕňa injekciu látok dospelým samiciam, kde rastú vajíčka, a nie samotné embryá.

„V istom zmysle boli výskumníci hmyzu oslobodení od nepohodlia pri vstrekovaní vajíčok,“ hovorí hlavný autor štúdie Takaaki Daimon z Kjótskej univerzity. Teraz môžeme voľnejšie a z vlastnej vôle modifikovať hmyzie genómy. V zásade by táto metóda mala fungovať pre viac ako 90 % druhov hmyzu.“

Súčasné metódy úpravy génov hmyzu zvyčajne vyžadujú mikroinjekciu materiálu do skorých embryí, čo výrazne obmedzuje ich aplikáciu na mnohé druhy. Predchádzajúce štúdie napríklad neskúmali genetickú manipuláciu švábov kvôli ich jedinečnému reprodukčnému systému. Okrem toho úprava génov hmyzu často vyžaduje drahé vybavenie, špecifické experimentálne nastavenie pre každý druh a vysoko kvalifikovaný laboratórny personál. „Tieto problémy s konvenčnými metódami trápia výskumníkov, ktorí chcú vykonávať úpravy genómu na rôznych druhoch hmyzu,“ hovorí Damon.

Na prekonanie týchto obmedzení Damon a jeho spolupracovníci vstrekli ribonukleoproteíny Cas9 (RNP) do hlavnej telesnej dutiny dospelých samíc cvrčkov, aby zaviedli genetické mutácie do vyvíjajúcich sa vaječných buniek. Výsledky ukázali, že efektivita úpravy génov – podiel modifikovaných jedincov z celkového počtu vyliahnutých jedincov – môže byť až 22 %. U chrobáka červenomúčneho dosiahol DIPA-CRISPR účinnosť nad 50 %. Okrem toho výskumníci produkovali smrteľné genetické chrobáky spoločným vstrekovaním jednovláknových oligonukleotidov a Cas9 RNP, ale účinnosť je nízka a mala by sa ďalej zlepšovať.

Úspešná aplikácia DIPA-CRISPR u dvoch evolučne vzdialených druhov demonštruje jeho široké využitie. Tento prístup však nie je priamo použiteľný pre všetky druhy hmyzu vrátane ovocných mušiek. Okrem toho experimenty ukázali, že najdôležitejším faktorom úspechu je štádium injekcie dospelých samíc. V dôsledku toho DIPA-CRISPR vyžaduje dobré znalosti o vývoji vaječníkov. U niektorých druhov to môže byť náročné vzhľadom na rôznorodú životnú históriu a reprodukčné stratégie hmyzu.

Napriek týmto obmedzeniam je DIPA-CRISPR prístupný, vysoko praktický a ľahko implementovateľný v laboratóriách, čím sa rozširuje aplikácia úpravy génov na rôzne modelové a nemodelové druhy hmyzu. Táto technológia vyžaduje minimálne vybavenie na podanie injekcie dospelým a iba dve zložky – proteín Cas9 a jediné vodidlo[{“ 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.