Pierwszy genetycznie zmodyfikowany gad – anolis albinos

Pierwszy genetycznie zmodyfikowany gad – anolis albinos

Metoda edytowania genów CRISPR-Cas9 jest jedną z najbardziej innowacyjnych metod zmieniania genomu zwierząt w ostatnim czasie. Mimo tego dotychczas nie udało się nikomu wykorzystać tej metody w stosunku do gadów. Próby zmodyfikowania genomu gadów z wykorzystaniem obejścia umożliwiającego użycie metody CRISPR-Cas9 podjęli się naukowcy z Uniwersytetu Georgia w Athens (UGA). Za cel obrano gen tyrozynazy, czyli enzymu odpowiedzialnego za tworzenie się pigmentacji. W konsekwencji miały powstać heterozygoty albinotyczne (osobniki z zablokowanym genem tyrozynazy).

Jako gatunek modelowy posłużył Anolis sargei. Jak tłumaczą naukowcy przez ostatnie 50 lat anolisy często były wykorzystywane jako gatunek modelowy w badaniach nad ewolucją, fizjologią, czy rozwojem gadów. Gatunek A. sargei został wybrany ze względu na jego łatwość w hodowli, inwazyjny charakter (osobniki wykorzystane w badaniu pochodziły z natury), niewielkie rozmiary, długi okres rozrodczy i stosunkowo krótki okres trwania jednego pokolenia.

Metodę CRISPR-Cas9 z powodzeniem wykorzystywano już u ryb, płazów, ptaków, czy ssaków. To co uniemożliwiało wykorzystanie tej metody u gadów była biologia rozrodu tych zwierząt. Zazwyczaj składniki CRISPR-Cas9 wstrzykuje się za pomocą mikroigły bezpośrednio do jednokomórkowych embrionów, w ten sposób uzyskuje się osobniki ze zmienionym genomem. W przypadku anolisów oraz innych gadów istnieje jednak szereg barier uniemożliwiających użycie CRISPR-Cas9. Dotyczą one długotrwałego przetrzymywania spermy w jajowodzie samicy po kopulacji, co uniemożliwia określenie momentu w którym komórka jajowa zostanie zapłodniona. Nawet, gdyby udało się określić ten czas zapłodnione komórki jajowe są już w tym okresie dość sporych rozmiarów (ok. 8 mm) i są wypełnione sporą ilością żółtka, co czyni je bardzo delikatne i ciężko jest takie jajo nakłuć nie ryzykując jego uszkodzenia. Na koniec rozwój embrionów rozpoczyna się przed złożeniem jaja, a jajo musi jeszcze zostać otoczone skorupą.

Obejściem tego problemu okazało się nakłuwanie za pomocą mikroigły jeszcze niedojrzałych oocytów. Oocyty nakłuwane były poprzez operacyjną ekspozycję jajników. Nie były one też oddzielane od jajników. W ten sposób wykonano mikroiniekcję na 146 oocytach od 21 samic. Wynikiem końcowym było 9 osobników posiadających mutację. Jednak tylko 5 osobników było heterozygotami, a 4 z nich niespodziewanie okazały się albinosami także pod względem fenotypowym.

Aby dany osobnik mógł z wyglądu ukazywać się jako osobnik albinotyczny musi posiadać gen blokujący tyrozynazę pochodzący zarówno z komórki jajowej pochodzącej od samicy, jak i z plemnika od samca. Sama specyfika i umiejscowienie genu blokującego tyrozynazę na eksonie 2 także uniemożliwiała przypadkowe skrzyżowanie z samcem noszącym taki gen. Skąd więc to niespodziewane potomstwo 4 albinosów? Naukowcy podejrzewają, że aktywność Cas9 była na tyle długa, że pozostała w komórce jajowej, gdzie zmodyfikowała genom samicy, a po zapłodnieniu zmodyfikowała także genom pochodzący od samca. Tak powstały 4 osobniki albinotyczne.

Ciężko jest się w tym miejscu nie odnieść także do dość kontrowersyjnych tematów jakimi są tworzenie odmian za pomocą modyfikacji genetycznych, wprowadzenie ich na rynek terrarystyczny oraz co za tym idzie do powstawania skrajnych odmian często obarczonych różnymi schorzeniami. W pewnym sensie można mieć poczucie że te badania otworzyły puszkę pandory, którą ciężko będzie zamknąć. O ile faktem jest, że badania genetyczne ułatwią powstawanie nowych odmian (pewnie także tych obarczonych różnymi schorzeniami), o tyle warto zwrócić uwagę że zarówno genetycznie zmodyfikowane zwierzęta jak i skrajne odmiany już istnieją. W hodowli istnieją już chociażby zmodyfikowane genetycznie nielotne muszki owocówki (Drosophila hydei lub D. melanogaster), często wykorzystywane jako pokarm. Istnieją również odmiany o skrajnym wyglądzie i często niekorzystnych dla zdrowia zwierzęcia cechach, które wcale nie są genetycznie zmodyfikowanymi gadami, a powstają na drodze selekcji w hodowlach. Koniec końców, to chyba nie metody (selekcja, modyfikacje genetyczne) decydują o tym co znajdzie się w naszych hodowlach, a zdrowy rozsądek. Odpowiedzialny dobór osobników, które chcemy rozmnożyć i wiedza o tym jakie potomstwo uzyskamy to podstawa, którą powinien znać każdy kto chce rozmnożyć dany gatunek. To się raczej nie zmieni nawet jeśli uzyskamy nowe odmiany pod wpływem powyższych badań.

Komentarze forumowiczów: https://www.terrarium.pl/topic/527685-pierwszy-zmodyfikowany-genetycznie-gad-anolis-sargei-albinos/

Źródła:
https://www.nytimes.com/2019/04/05/us/crispr-albino-lizard.html

Liczba wyświetleń: 834