خلقت هذه الحالة الأولى من التلاعب الجيني في سحلية كائنًا نموذجيًا يمكن أن يساعد في اكتساب المزيد من الفهم لتطور الزواحف وتطورها
CRISPR-Cas9 أو ببساطة كريسبر هو منتج فريد وسريع وغير مكلف جينة أداة التحرير التي تتيح تحرير الجينوم عن طريق الحذف أو الإضافة أو التعديل الحمض النووي. يشير اختصار CRISPR إلى "التكرارات المتقاربة المتباعدة المنتظمة والمتباعدة بشكل متفاوت". هذه الأداة بسيطة وأكثر دقة من الطرق السابقة المستخدمة في التحرير الحمض النووي.
تقوم أداة CRISPR-Cas9 بحقن الكائنات الحية في مرحلة البيضة الملقحة (خلية واحدة) ببنية DNA مصنوعة من (أ) إنزيم Cas9 الذي يعمل بمثابة `` مقص '' ويمكنه قطع أو حذف جزء من الحمض النووي ، (ب) توجيه الحمض النووي الريبي - وهو تسلسل يطابق الجين المستهدف وبالتالي يوجه إنزيم Cas9 إلى الموقع المستهدف. بمجرد قطع جزء مستهدف من الحمض النووي ، ستعيد آلية إصلاح الحمض النووي للخلية الانضمام إلى الشريط المتبقي ، وفي هذه العملية ، تُسكِت الجين المستهدف. أو يمكن "تصحيح" الجين باستخدام قالب DNA معدل جديد في عملية تسمى الإصلاح الموجه للتماثل. وبالتالي ، تسمح أداة CRISPR-Cas9 بإجراء تعديلات وراثية عن طريق الحقن التحرير الجيني المحاليل في بويضة مخصبة وحيدة الخلية. تتسبب هذه العملية في حدوث تغير جيني (طفرة) في جميع الخلايا اللاحقة التي يتم إنتاجها وبالتالي تؤثر على وظيفة الجين.
على الرغم من استخدام تقنية CRISPR-Cas9 بشكل روتيني في العديد من الأنواع بما في ذلك الأسماك والطيور والثدييات ، إلا أنها لم تنجح حتى الآن في التلاعب بالزواحف وراثيًا. هذا في المقام الأول بسبب اثنين من الحواجز. أولاً ، تقوم إناث الزواحف بتخزين الحيوانات المنوية لفترة طويلة في قناة البيض الخاصة بها مما يجعل من الصعب تحديد الوقت الدقيق للإخصاب. ثانيًا ، يتميز فسيولوجيا بيض الزواحف بالعديد من الميزات مثل قشر البيض المرن ، والهشاشة مع عدم وجود مساحة هوائية في الداخل ، مما يجعل من الصعب التعامل مع الأجنة دون التسبب في تمزق أو تلف.
في مقال تم تحميله على bioRxiv في 31 مارس 2019، أبلغ الباحثون عن تطوير واختبار طريقة لاستخدام كريسبر-كاس9 تحرير الجين في الزواحف لأول مرة. وكانت أنواع الزواحف المختارة في الدراسة استوائية سحلية تسمى أنوليس ساجري أو الأكثر شيوعًا أنول بني وهو منتشر في منطقة البحر الكاريبي. تم جمع السحالي في الدراسة من منطقة برية في فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية. هذا النوع مناسب بشكل مثالي للدراسة بسبب حجمه الصغير وموسم تكاثره الطويل ومتوسط الوقت القصير نسبيًا بين جيلين.
للتغلب على القيود التي تواجه الزواحف حاليًا ، حقن الباحثون مكونات كريسبر في بيض غير مخصب غير ناضج بينما كانت البويضات لا تزال في مبيض إناث السحالي قبل الإخصاب. لقد استهدفوا جين التيروزيناز الذي ينتج إنزيمًا يتحكم في تصبغ الجلد في السحالي وإذا تمت إزالة هذا الجين فإن السحلية ستولد ألبينو. كان هذا النمط الظاهري للتصبغ الواضح هو السبب في اختيار جين التيروزيناز. ثم تنضج البويضات المحقونة بالميكرو داخل الأنثى ويتم إخصابها بشكل طبيعي بعد ذلك بإدخال ذكر أو حيوانات منوية مخزنة.
ونتيجة لذلك، وُلدت أربعة سحالي ألبينو بعد أسابيع قليلة، مما يؤكد تعطيل جين التيروزيناز. تحرير الجين كانت العملية ناجحة. وبما أن النسل يحتوي على جين معدل من كلا الوالدين، كان من الواضح أن مكونات كريسبر ظلت نشطة لفترة أطول بكثير في بويضة الأم غير الناضجة، وبعد الإخصاب أدت إلى حدوث طفرة في جينات الأب. وهكذا، أظهرت السحالي البيضاء المتحولة التيروزيناز المُتلاعب به في الجينات الموروثة من كل من الأم والأب، حيث أن المهق هو سمة موروثة من كلا الوالدين.
هذه هي الدراسة الأولى على الإطلاق لإنتاج الزواحف المعدلة وراثيًا بشكل فعال. يمكن أن يعمل البحث بطريقة مماثلة في أنواع السحالي الأخرى مثل الثعابين التي لم تنجح الأساليب الحالية الخاصة بها حتى الآن. يمكن أن يساعد هذا العمل في اكتساب المزيد من الفهم لتطور الزواحف وتطورها.
***
{يتم تقديم هذه الدراسة حاليًا لمراجعة الأقران. يمكنك قراءة نسخة ما قبل الطباعة بالنقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
راسيس آم وآخرون. 2019. ما قبل الطباعة. كريسبر-كاس9 تحرير الجينات في السحالي من خلال الحقن المجهري للبويضات غير المخصبة. com.bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
