Un opossum albino dimostra che CRISPR funziona anche per i marsupiali

Riken

Topi: controlla. Lucertole: controlla. Calamari: controlla. Marsupiali... controlla.

CRISPR è stato utilizzato per modificare i geni di pomodori, esseri umani e quasi tutto il resto. A causa della loro biologia riproduttiva unica e della loro relativa rarità in ambienti di laboratorio, tuttavia, i marsupiali erano sfuggiti alla corsa al CRISPR, fino ad ora.

Un team di ricercatori del RIKEN Institute giapponese, una struttura di ricerca nazionale, ha utilizzato la tecnologia per modificare i geni di una specie di opossum sudamericana. I risultati sono stati descritti in a nuovo studia in uscita oggi in Current Biology. La capacità di modificare i genomi dei marsupiali potrebbe aiutare i biologi a saperne di più sugli animali e usarli per studiare le risposte immunitarie, la biologia dello sviluppo e persino malattie come il melanoma.

Sono molto entusiasta di vedere questo documento. È un risultato che forse non pensavo sarebbe accaduto nella mia vita, dice John Vande Berg , un genetista dell'Università del Texas Rio Grande Valley, che non è stato coinvolto nello studio.

Le difficoltà di modificare geneticamente i marsupiali avevano meno a che fare con CRISPR che con le complessità della biologia riproduttiva dei marsupiali, afferma Hiroshi Kiyonari , l'autore principale del nuovo studio.

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Mentre i canguri e i koala sono più noti, i ricercatori che studiano i marsupiali usano spesso gli opossum negli esperimenti di laboratorio, poiché sono più piccoli e più facili da curare. Gli opossum grigi dalla coda corta, le specie utilizzate nello studio, sono imparentati con gli opossum nordamericani dalla faccia bianca, ma sono più piccoli e non hanno una sacca.

I ricercatori di RIKEN hanno utilizzato CRISPR per eliminare o eliminare un gene che codifica per la produzione di pigmento. Mirare a questo gene significava che se gli esperimenti avessero funzionato, i risultati sarebbero stati ovvi a colpo d'occhio: gli opossum sarebbero stati albini se entrambe le copie del gene fossero state eliminate e screziate, o a mosaico, se una singola copia fosse stata eliminata.

La cucciolata risultante includeva un opossum albino e un opossum a mosaico (nella foto sopra). I ricercatori hanno anche allevato i due, il che ha prodotto una cucciolata di opossum completamente albini, dimostrando che la colorazione era un tratto genetico ereditario.

I ricercatori hanno dovuto superare alcuni ostacoli per modificare il genoma dell'opossum. In primo luogo, hanno dovuto stabilire i tempi delle iniezioni di ormoni per preparare gli animali alla gravidanza. L'altra sfida era che le uova di marsupiale sviluppavano uno spesso strato intorno a loro, chiamato guscio mucoide, subito dopo la fecondazione. Ciò rende più difficile iniettare il trattamento CRISPR nelle cellule. Nei loro primi tentativi, gli aghi non penetravano nelle cellule o le danneggevano, quindi gli embrioni non potevano sopravvivere, dice Kiyonari.

I ricercatori si sono resi conto che sarebbe stato molto più facile eseguire l'iniezione in una fase precedente, prima che il rivestimento attorno all'uovo diventasse troppo duro. Cambiando quando le luci si sono spente nei laboratori, i ricercatori hanno fatto accoppiare gli opossum più tardi la sera in modo che le uova fossero pronte per lavorare al mattino, circa un giorno e mezzo dopo.

I ricercatori hanno quindi utilizzato uno strumento chiamato trapano piezoelettrico, che utilizza la carica elettrica per penetrare più facilmente nella membrana. Questo li ha aiutati a iniettare le cellule senza danneggiarle.

Penso che sia un risultato incredibile, dice Richard Behringer , un genetista presso l'Università del Texas. Hanno dimostrato che si può fare. Ora è il momento di fare la biologia, aggiunge.

Gli opossum sono stati usati come animali da laboratorio dagli anni '70 e i ricercatori hanno tentato di modificare i loro geni per almeno 25 anni, afferma VandeBerg, che ha iniziato a provare a creare la prima colonia di opossum da laboratorio nel 1978. Sono stati anche il primo marsupiale ad avere il loro genoma completamente sequenziato , nel 2007.

I biologi comparativi sperano che la capacità di modificare geneticamente gli opossum li aiuterà a saperne di più su alcuni degli aspetti unici della biologia marsupiale che devono ancora essere decodificati. Troviamo geni e genomi marsupiali che non abbiamo, quindi questo crea un po' di mistero su quello che stanno facendo, dice Rob Miller , un immunologo dell'Università del New Mexico, che usa gli opossum nelle sue ricerche.

La maggior parte dei vertebrati ha due tipi di cellule T, uno dei componenti del sistema immunitario (e le lucertole ne hanno solo un tipo). Ma i marsupiali, compresi gli opossum, hanno un terzo tipo e i ricercatori non sono sicuri di cosa facciano o come funzionino. Essere in grado di rimuovere le cellule e vedere cosa succede, o mettere fuori combattimento altre parti del sistema immunitario, potrebbe aiutarli a capire cosa sta facendo questa cellula misteriosa, dice Miller.

Gli opossum sono anche usati come modelli per alcune malattie umane. Sono tra i pochi mammiferi che ottengono melanoma (un cancro della pelle) come gli esseri umani.

Un'altra caratteristica interessante degli opossum è che nascono dopo soli 14 giorni, poco più che palline di cellule con avambracci per aiutarli a strisciare sul petto della madre. Questi piccoli fagioli di gelatina poi sviluppano i loro occhi, arti posteriori e una parte decente del loro sistema immunitario dopo che sono già fuori nel mondo.

Poiché gran parte del loro sviluppo avviene dopo la nascita, studiare e manipolare la loro crescita potrebbe essere molto più facile che svolgere un lavoro simile in altri animali da laboratorio come i topi. Kiyonari afferma che il suo team sta cercando altri modi per modificare i geni dell'opossum per studiare lo sviluppo degli organi degli animali.

Miller e altri ricercatori sperano che gli opossum geneticamente modificati li aiuteranno a fare nuove scoperte sulla biologia e su noi stessi. A volte la biologia comparata rivela ciò che è veramente importante, dice. 'Le cose che abbiamo in comune devono essere fondamentali e le cose che sono diverse sono interessanti.

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