Cartone animato CRISPR in scarafaggi. Credito: Shirai et al./Metodi di segnalazione cellulare
Secondo un documento di ricerca pubblicato sulla rivista Metodi di segnalazione cellulare Di Cell Press il 16 maggioyNel 2022, i ricercatori hanno creato la tecnologia CRISPR-Cas9 per consentire l’editing genetico negli scarafaggi. La procedura CRISPR (DIPA-CRISPR) diretta ed efficace prevede l’iniezione di sostanze nelle femmine adulte dove crescono le uova piuttosto che gli embrioni stessi.
“In un certo senso, i ricercatori sugli insetti sono stati liberati dal disagio di iniettare le uova”, afferma l’autore senior dello studio Takaaki Daimon dell’Università di Kyoto. Ora possiamo modificare i genomi degli insetti più liberamente e di nostra volontà. In linea di principio, questo metodo dovrebbe funzionare per oltre il 90% delle specie di insetti”.
“Migliorando il metodo DIPA-CRISPR e rendendolo più efficiente e versatile, potremmo essere in grado di consentire l’editing del genoma in quasi tutte le oltre 1,5 milioni di specie di insetti, aprendo un futuro in cui possiamo trarre pieno vantaggio dal incredibili funzioni biologiche degli insetti.” – Takaaki Damon
Gli attuali metodi di modifica del gene degli insetti richiedono in genere la microiniezione di materiale nei primi embrioni, limitando gravemente la loro applicazione a molte specie. Ad esempio, studi precedenti non hanno studiato la manipolazione genetica degli scarafaggi a causa del loro sistema riproduttivo unico. Inoltre, l’editing genetico degli insetti richiede spesso apparecchiature costose, impostazioni sperimentali specifiche per ciascuna specie e personale di laboratorio altamente qualificato. “Questi problemi con i metodi convenzionali hanno afflitto i ricercatori che vogliono eseguire l’editing del genoma su una varietà di specie di insetti”, afferma Damon.
Per superare queste limitazioni, Damon e i suoi collaboratori hanno iniettato le ribonucleoproteine (RNP) Cas9 nella cavità del corpo principale delle femmine di grillo adulto per introdurre mutazioni genetiche negli ovociti in via di sviluppo. I risultati hanno mostrato che l’efficienza dell’editing genetico – la proporzione di individui modificati sul numero totale di individui nati – potrebbe raggiungere il 22%. Nello scarabeo della farina rossa, DIPA-CRISPR ha raggiunto un’efficienza di oltre il 50%. Inoltre, i ricercatori hanno prodotto coleotteri genetici letali co-iniettando oligonucleotidi a filamento singolo e Cas9 RNP, ma l’efficienza è bassa e dovrebbe essere ulteriormente migliorata.
L’applicazione di successo di DIPA-CRISPR in due specie evolutivamente distanti ne dimostra l’uso diffuso. Ma questo approccio non è direttamente applicabile a tutti i tipi di insetti, compresi i moscerini della frutta. Inoltre, gli esperimenti hanno dimostrato che il fattore più importante per il successo è lo stadio di iniezione delle femmine adulte. Di conseguenza, DIPA-CRISPR richiede una buona conoscenza dello sviluppo ovarico. Questo può essere difficile in alcune specie, a causa della varia storia di vita e delle strategie riproduttive degli insetti.
Nonostante queste limitazioni, DIPA-CRISPR è accessibile, altamente pratico e facilmente implementabile nei laboratori, espandendo l’applicazione dell’editing genetico a una varietà di specie di insetti modello e non modello. Questa tecnologia richiede un’attrezzatura minima per iniettare gli adulti e solo due componenti: la proteina Cas9 e una singola guida[{” attribute=””>RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.
“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”
Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215
This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.
