Впервые в истории отредактирован геном сумчатого животного

Японские ученые из Института RIKEN впервые в истории отредактировали геном животного из отряда сумчатых. При помощи метода CRISPR они получили опоссума-альбиноса. Возможность настраивать геномы сумчатых может помочь биологам узнать больше об этих животных и использовать их для изучения иммунных реакций, биологии развития и даже таких заболеваний, как меланома.

Исследователи, изучающие сумчатых, часто используют опоссумов в лабораторных экспериментах, поскольку они небольшого размера и за ними просто ухаживать. В нынешнем эксперименте участвовал домовый опоссум (Monodelphis domestica), который в дикой природе живет в центральной Бразилии, а также в прилегающих регионах Боливии, Парагвая и Аргентины. Местные жители нередко держат его в качестве домашнего животного. Этот опоссум обладает несколькими особенностями, которые делают его идеальной исследовательской моделью, особенно при изучении сумчатых, а также при иммунологических исследованиях и изучении развития млекопитающих. Он относительно легко размножается в лабораторных условиях, и новорожденные могут быть легко доступны, потому что, в отличие от других видов сумчатых, у самок опоссумов нет сумки: новорожденные просто цепляются за соски. В 2007 году домовый опоссум стал первым среди сумчатых, чей геном был полностью прочитан.

«Опоссумы использовались в качестве лабораторных животных с 1970-х годов, и исследователи пытались редактировать их гены в течение как минимум 25 лет. Я очень рад видеть эту статью. Это достижение, которое, как я думал, возможно, не случится при моей жизни», — комментирует успех японских коллег генетик из Техасского университета Джон Вандеберг, который в 1978 году основал первую лабораторную колонию опоссумов.

Исследователи из Riken использовали CRISPR для нокаута гена, который кодирует производство пигмента меланина. Ген выбрали для быстрой наглядной проверки метода. В случае успеха новорожденные опоссумы должны были получиться альбиносами, если обе копии гена были нокаутированы, и пятнистыми или мозаичными, если отключена только одна копия. В результате действительно получился помет из одного опоссума-альбиноса и одного мозаичного опоссума.

Фото: Hiroshi Kiyonari et al./RIKEN

«Трудности генетической модификации сумчатых животных были связаны не столько с CRISPR, сколько с тонкостями репродуктивной биологии сумчатых», — говорит Хироси Кийонари, ведущий автор нового исследования. Исследователям пришлось преодолеть несколько препятствий, чтобы отредактировать геном опоссума. Во-первых, они должны были определить время введения гормонов, чтобы подготовить самок к беременности. Другая проблема заключалась в том, что вскоре после оплодотворения у сумчатых яйцеклетка покрывается плотной оболочкой, которая затрудняет введение средств CRISPR в клетки. По словам Кийонари, при первых попытках иглы либо не проникали в клетки, либо повреждали их. Исследователи поняли, что будет намного проще сделать инъекцию на более ранней стадии, прежде чем оболочка яйцеклетки станет слишком жесткой. Изменяя время выключения света в лаборатории, они заставили опоссумов спариваться позже вечером, чтобы яйцеклетки были готовы к работе утром, примерно через полтора дня. Затем исследователи применили инструмент, который использует электрический заряд для более легкого проникновения через мембрану.

Сумчатые животные вызывают большой интерес у иммунологов. У большинства позвоночных есть два типа Т-клеток, играющих важную роль в иммунной системе (а у ящериц есть только один тип). Но у сумчатых, в том числе опоссумов, есть и третий тип, но остается неизвестным, для чего он нужен в организме. Опоссумы также используются в качестве моделей для исследования некоторых болезней человека. Они одни из немногих млекопитающих, которые болеют меланомой, как и люди.

Результат работы описан в журнале Current Biology.

Обсудите с коллегами

13:00

Предками «Великана из Сегорбе» были как европейцы, так и африканцы

PRO SCIENCE
11:00

Возраст человеческих следов, найденных в США, превышает 20 тысяч лет

PRO SCIENCE
23.09

Приключения среди муравьев

PRO SCIENCE
23.09

За гранью возможного

PRO SCIENCE
23.09

Из клеточной культуры получили кофе, на запах и вкус идентичный настоящему

PRO SCIENCE
23.09

Ученые поймали более 5000 птиц, чтобы узнать, как это делали неандертальцы

PRO SCIENCE
Впервые расшифрован геном сумчатого животного Впервые расшифрован геном сумчатого животного
Впервые расшифрован геном сумчатого животного