アルビノオポッサムは、最初の遺伝的に編集された有袋類になります

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アルビノオポッサムは、最初の遺伝的に編集された有袋類になります
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Anonim
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遺伝的に編集された子犬を持つ女性の家のオポッサム(Monodelphisdomestica)。中央にはアルビノの子がいます。

生物学者は初めて有袋類の哺乳類のゲノムを編集しました。それは人気の実験動物である家のオポッサムであることが判明しました。 CRISPR / Cas9ツールを使用して、研究者はこれらの動物の接合子のTyr遺伝子をオフにし、アルビノカブスを生産しました。ジャーナルCurrentBiologyの記事に記載されているように、成功するためには、科学者はポッサムを適切なタイミングで交配させる方法と、卵の緻密な膜に浸透する方法を理解する必要がありました。

家のオポッサム(Monodelphisdomestica)はまったく目立たない生き物のように見えるかもしれません:それらは小さく、適度な色で、マウスに似ています。しかし、これらの南米の有袋類は生物学者から実験動物として高く評価されています。それはすべて彼らの繁殖の特徴に関するものです:妊娠14日後、雌の家のオポッサムはカブスを産みます。カブスはマウスとラットの13から15日齢の胚または40日齢のヒト胚に対応する段階にあります。同時に、翌日、若いポッサムは母親の体の外で成長し、乳首に付着し、この種の代表者が持っていないバッグの中に隠れることさえないので、彼らを追跡するのは非常に便利です発達。個体発生の多くの研究が家のオポッサムで行われていることは驚くべきことではありません。さらに、これらの有袋類は、泌尿生殖器系の構造、X染色体の不活性化、およびゲノム刷り込みの研究に役立ちます。

2007年、ハウスオポッサムはゲノム配列が決定された最初の有袋類になりました。しかし、実際、他の有袋類のように、誰もこの種のゲノムを編集することができませんでした。生物学者はこれらの動物の個々の遺伝子の働きをオンまたはオフにしてそれらの機能を研究する機会がなかったため、これは実験でのオポッサムの使用を厳しく制限しました。

理化学研究所(理化学研究所)の清成宏率いる専門家チームが、この状況を改善することを決定しました。彼らが解決しなければならなかった最初の問題は、いくつかのオポッサムの雌からの接合子の収集を、胚を運ぶことになっていた偽妊娠のレシピエントの雌の準備と同期させることでした。この種の排卵は周期的ではなく、外部刺激、主に男性の匂いによって引き起こされるため、これを行うのは難しいことが判明しました。この場合、オポッサムのペアは数週間そのままで、時々交尾します。このような生殖システムは、十分に機能する接合子コレクションにはあまり適していません。

研究者らは、雌が妊娠した牝馬の血清からゴナドトロピンを注射された場合、主に雄に会った後3日目に交尾し、治療なしでは4〜7日目に発生することを示した。そして、この手順がヒト絨毛性ゴナドトロピンの注射で補われるならば、交尾ウィンドウはさらに減少します:女性の70パーセントは4日目の夜に交尾します。しかし、ホルモン治療は対照群と比較して接合子の産生を増加させず、高用量とヒトゴナドトロピンによる追加治療はそれらの産生をさらに減少させ、場合によってはゼロにまで低下させました。さらなる研究において、著者らは、ホルモンで治療された女性と対照群の女性の両方から得られた接合子を使用しました。

家のポッサムは夜に交尾し、受精卵は24時間で子宮に到達するので、キヨナリと彼の同僚は、接合後の2日目の朝、つまり交尾後30〜34時間に接合子の収穫を行うのが最善であると提案しました。しかし、21:00にライトが消えた直後に実験用オポッサムが交尾し始めたため、最初の試行で収集された接合子は34時間以上経過しており、遺伝子編集にはあまり適していませんでした。オポッサム接合子の殻の特徴であり、標準的なマイクロインジェクションには硬すぎます。そしてそれらの前核は見えなくなりました。ライトが消えた時間をシフトし、それに応じて真夜中に交尾を開始することによってのみ、研究者はさらなる操作に適したより新鮮な接合子を得ることができました(それらは密な殻で覆われていましたが)。

その後、研究者たちは、接合子を運ぶために必要な偽妊娠のレシピエントの女性の準備を進めました。通常、女性は精管切除を受けた男性と交尾することが許可されていますが、この技術はこれまで有袋類でテストされていません。キヨナリと彼の同僚は、このアプローチがオポッサムに効果的であることを実験的に証明することができました。精管切除された男性との交尾後、ホルモンで治療されているかどうかにかかわらず、女性は子宮の腫れを含む偽妊娠の兆候を示しました。そして、別の個体の接合子がホルモン注射を受けなかった偽妊娠した女性の子宮に導入された後、彼女は首尾よく運び、7匹のカブスを出産しました(ホルモン注射を受けた2人の女性は子孫を産むことができませんでした)。

準備が整った後、清成ら遺伝子編集の段階に進む。彼らの目標は、CRISPR / Cas9ツールを前核段階で接合子に導入し、その助けを借りて、チロシナーゼ酵素をコードするDNAからTyr遺伝子を切り出すことでした。この遺伝子は、その欠如が白皮症につながるため、遺伝子検査の対象となることがよくあります。つまり、編集がうまくいったかどうかは、生まれた赤ちゃんの見た目から簡単にわかります。オポッサム形では、Tyrは4番目の染色体上にあり、5つのエクソンで構成されています。研究者らは、これらのエクソンの4分の1にある遺伝子はさみを標的とする2つのガイドRNAを作成しました。これは、以前はマウスのチロシナーゼ産生を遮断するために切除されたものです。

研究者らは、受精した雌から、圧電駆動のマイクロインジェクション針を使用して34時間齢の接合子を収集し、膜を貫通して、前核または細胞質に遺伝子編集ツールを挿入しました。次に、ホルモンで治療されていない偽妊娠した雌に接合子を植えました。 1つのガイドRNAを使用しても、Tyr遺伝子をオフにすることはできませんでしたが、2つ目のガイドRNAを追加すると、実験によって望ましい結果が得られました。生まれた19人の赤ちゃんのうち、15人は不十分なチロシナーゼ産生の兆候を示しました。これらのうち、5つはアルビノ、2つはモザイク色、8つは通常の色でしたが、Tyr遺伝子の編集された対立遺伝子を持っていました。科学者がアルビノのオスとモザイクのメスを交配したとき、9匹の子はすべて白であることが判明しました。これは、編集された対立遺伝子が次世代に受け継がれたことを意味します。これは、有袋類のゲノムの世界初の編集が成功したことを示しています。キヨナリと彼の共著者は、彼らの業績が有袋類の哺乳類の研究に拍車をかけるだけでなく、実験動物として家のオポッサムを積極的に使用するのに役立つことを望んでいます。

約2年前、生物学者は最初に爬虫類のゲノムを編集しました。それらはブラウンアノール(Anolis sagrei)であり、CRISPR / Cas9を使用してアルビノに変換されました。変更は受精卵ではなく、未熟な未受精卵で行われました。

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