Ky rast i parë i manipulimit gjenetik në një hardhucë ka krijuar një organizëm model që mund të ndihmojë në arritjen e kuptimit të mëtejshëm të evolucionit dhe zhvillimit të zvarranikëve
CRISPR-Cas9 ose thjesht CRISPR është unike, e shpejtë dhe e lirë gjen mjet redaktimi i cili mundëson redaktimin e një gjenomi duke fshirë, shtuar ose ndryshuar ADN. Akronimi CRISPR qëndron për 'Përsëritje palindromike të grumbulluara rregullisht në mes të hapësirës'. Ky mjet është i thjeshtë dhe më i saktë se metodat e mëparshme të përdorura për redaktim ADN.
Mjeti CRISPR-Cas9 injekton organizmat në fazën e zigotës (një qelizë) me një konstrukt ADN-je të përbërë nga (a) enzima Cas9 e cila vepron si 'gërshërë' dhe mund të presë ose fshijë një pjesë të ADN-së, (b) ARN-në udhëzuese - një sekuencë e cila përputhet me gjenin e synuar dhe kështu udhëzon enzimën Cas9 në vendndodhjen e synuar. Pasi të pritet një pjesë e synuar e ADN-së, makineria e riparimit të ADN-së së qelizës do të ribashkohet me vargun e mbetur dhe, në proces, do të heshtë gjenin e synuar. Ose gjeni mund të 'korrigjohet' duke përdorur një shabllon të ri të modifikuar të ADN-së në një proces të quajtur si riparim i drejtuar nga homologjia. Kështu, mjeti CRISPR-Cas9 lejon modifikime gjenetike duke injektuar redaktimi i gjeneve tretësirat në një vezë të fekonduar njëqelizore. Ky proces shkakton një ndryshim gjenetik (mutacion) në të gjitha qelizat e mëpasshme të cilat prodhohen duke ndikuar kështu në funksionin e gjenit.
Megjithëse CRISPR-Cas9 përdoret në mënyrë rutinore në shumë lloje, duke përfshirë peshqit, zogjtë dhe gjitarët, deri më tani nuk ka qenë i suksesshëm në manipulimin gjenetik të zvarranikëve. Kjo është kryesisht për shkak të dy barrierave. Së pari, zvarranikët femra ruajnë spermën për një kohë të gjatë në vezoret e tyre duke e bërë të vështirë përcaktimin e kohës së saktë të fekondimit. Së dyti, fiziologjia e vezëve të zvarranikëve ka shumë karakteristika si lëvozhgat e vezëve të lakueshme, brishtësia pa hapësirë ajri brenda duke e bërë të vështirë manipulimin e embrioneve pa shkaktuar këputje ose dëmtim.
Në një artikull të ngarkuar në bioRxiv më 31 mars 2019 studiuesit kanë raportuar zhvillimin dhe testimin e një mënyre për të përdorur CRISPR-Cas9 redaktimi i gjeneve te zvarranikët për herë të parë. Lloji i zvarranikëve i zgjedhur në studim ishte tropikal hardhucë i quajtur Anolis sagrei ose më shpesh anole kafe e cila është e përhapur në Karaibe. Hardhucat në studim u mblodhën nga një rajon i egër në Florida, SHBA. Kjo specie është e përshtatshme në mënyrë ideale për studim për shkak të madhësisë së saj në miniaturë, sezonit të gjatë të shumimit dhe kohës mesatare relativisht të shkurtër midis dy brezave.
Për të kapërcyer kufizimet me të cilat përballen aktualisht zvarranikët, studiuesit mikroinjektuan përbërës CRISPR në vezë të papjekura të pafertilizuara, ndërsa vezët ishin ende në vezoret e hardhucave femra përpara fekondimit. Ata synuan gjenin e tirozinazës i cili prodhon një enzimë që kontrollon pigmentimin e lëkurës në hardhuca dhe nëse ky gjen hiqet, hardhuca do të lindte një albino. Ky fenotip i qartë i pigmentimit ishte arsyeja për të zgjedhur gjenin e tirozinazës. Vezët e mikroinjektuara më pas piqen brenda femrës dhe më pas fekondohen natyrshëm me një spermë të futur mashkullore ose të ruajtur.
Si rezultat, katër hardhuca albino lindën disa javë më vonë, duke konfirmuar se gjen tyrosinase ishte çaktivizuar dhe redaktimi i gjeneve procesi ishte i suksesshëm. Meqenëse pasardhësit përmbanin gjen të modifikuar nga të dy prindërit, ishte e qartë se përbërësit CRISPR mbetën aktivë shumë më gjatë në ovocitin e papjekur të nënës dhe pas fekondimit ai mutoi gjenet atërore. Kështu, hardhucat albino mutante shfaqën tirozinazë të manipuluar në gjenet e trashëguara nga nëna dhe babai, pasi albinizmi është një tipar i trashëguar nga të dy prindërit.
Ky është studimi i parë ndonjëherë që prodhon në mënyrë efektive zvarranikë të modifikuar gjenetikisht. Hulumtimi mund të funksionojë në mënyrë të ngjashme me speciet e tjera të hardhucave si gjarpërinjtë për të cilët qasjet aktuale kanë qenë të pasuksesshme deri më tani. Kjo punë mund të ndihmojë për të kuptuar më tej evolucionin dhe zhvillimin e zvarranikëve.
***
{Ky studim është dorëzuar për shqyrtim nga kolegët. Ju mund të lexoni versionin paraprak duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
Rasys AM et al. 2019. Paraprintim. CRISPR-Cas9 Redaktimi i Gjeneve në Lizards Përmes Mikroinjeksionit të Oociteve të Pafertilizuara. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
