了解世界上第一種帶有基因編輯的爬行動(dòng)物：白化蜥蜴和食指差不多大。研究人員使用CRISPR-Cas9制造蜥蜴，提供了主要?jiǎng)游锬Ｐ椭獾幕蚓庉嫾夹g(shù)。在8月27日發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》雜志上的一項(xiàng)研究中，研究人員表明，蜥蜴可以成功地將基因編輯的白化病等位基因傳遞給后代。

對(duì)應(yīng)作者Doug Menke表示：“長(zhǎng)期以來(lái)，我們一直在嘗試研究如何修飾爬行動(dòng)物的基因組，操縱爬行動(dòng)物體內(nèi)的基因，但始終堅(jiān)持在主模型系統(tǒng)中進(jìn)行基因編輯的模式。佐治亞大學(xué)副教授。“我們想通過(guò)探索變色龍來(lái)研究基因調(diào)控的進(jìn)化，因?yàn)樗鼈冊(cè)诩永毡热簫u經(jīng)歷了一系列物種形成事件，就像達(dá)爾文的加拉帕戈斯鳥(niǎo)類一樣?！?

大多數(shù)模型系統(tǒng)的基因編輯方法是將CRISPR-Cas9基因編輯試劑注入新鮮受精卵或單細(xì)胞受精卵中。但這項(xiàng)技術(shù)不能應(yīng)用于爬行動(dòng)物，Menke說(shuō)，因?yàn)轵狎嬗袃?nèi)部受精，受精時(shí)間無(wú)法預(yù)測(cè)。從雌性蜥蜴身上分離出的單細(xì)胞胚胎也很難轉(zhuǎn)移，這使得幾乎不可能操縱外部蜥蜴。

但是門(mén)克和他的研究小組注意到，卵巢上方的透明膜使他們能夠看到所有正在發(fā)育的卵子，包括哪些卵子將排卵然后受精。他們決定將CRISPR試劑注射到卵巢中未受精的卵子中，看看CRISPR是否還能起作用。

“因?yàn)槲覀冏⑸涞氖俏词芫穆炎?，我們認(rèn)為只能編輯從母親那里遺傳的等位基因。男性DNA不在這些未受精的卵母細(xì)胞中，”門(mén)克說(shuō)?！拔覀円闰狎娣趸齻€(gè)月，所以這有點(diǎn)像慢動(dòng)作基因編輯。但事實(shí)證明，當(dāng)我們進(jìn)行這一程序時(shí)，我們產(chǎn)生的大約一半突變蜥蜴具有基因編輯事件的母系等位基因和父系等位基因?！?

這表明CRISPR成分在未受精卵中保持活性幾天甚至幾周。在篩選后代后，研究人員發(fā)現(xiàn)大約6%到9%的卵母細(xì)胞(取決于它們的大小)會(huì)產(chǎn)生帶有基因編輯事件的后代。

Menke說(shuō)：“與一個(gè)可以將效率提高80%甚至更多的非常成熟的模型系統(tǒng)相比，6%似乎非常低，但之前沒(méi)有人能夠在任何爬行動(dòng)物身上執(zhí)行這些操作?！澳壳斑€沒(méi)有一大群發(fā)育遺傳學(xué)家研究爬行動(dòng)物，所以我們希望開(kāi)發(fā)尚未開(kāi)發(fā)的令人興奮的功能生物學(xué)?！?

Menke說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)制作蜥蜴白化病有兩個(gè)原因，而不是編輯其他功能。首先，當(dāng)酪氨酸酶白化病基因被敲除時(shí)，會(huì)導(dǎo)致色素沉著的喪失，而不會(huì)殺死動(dòng)物。其次，由于白化病患者往往存在視力問(wèn)題，研究人員希望以蜥蜴為模型，研究這種基因的缺失如何影響視網(wǎng)膜的發(fā)育。

“人類和其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的眼睛中有一個(gè)特征，叫做中央凹，它是視網(wǎng)膜中的一個(gè)坑狀結(jié)構(gòu)，對(duì)于高靈敏度視覺(jué)非常重要。中央凹不存在于主模型系統(tǒng)中，但存在于變色龍中，例如，它們以高靈敏度和鋒利度捕食昆蟲(chóng)，”Menke說(shuō)。

Menke說(shuō)，研究爬行動(dòng)物的基因功能為探索未成熟動(dòng)物模型的最佳發(fā)育提供了新的機(jī)會(huì)。最終，這種基因編輯技術(shù)可以被翻譯成其他動(dòng)物。

“我們永遠(yuǎn)不知道下一個(gè)重大洞見(jiàn)將來(lái)自哪里。如果我們甚至不能研究基因在一大群動(dòng)物中是如何發(fā)揮作用的，那么我們就不能知道我們是否已經(jīng)探索了所有可以探索的東西。動(dòng)物基因功能領(lǐng)域，”門(mén)克說(shuō)?！叭绻覀兓〞r(shí)間研究基因編輯的方法，每個(gè)物種無(wú)疑都會(huì)告訴我們?！?