Ученые Токийского университета впервые успешно получили генетически модифицированных (ГМ) тихоходок на основе высокоустойчивого вида с помощью технологии CRISPR. Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS Genetics.
Ученые использовали недавно разработанный метод DIPA-CRISPR, который позволяет редактировать гены беспозвоночных, в том числе насекомых, внедряя ДНК в зрелых самок, внутри которых развиваются яйца. Для исследования был выбран вид партеногенетических тихоходок Ramazzottius varieornatus, все особи которого являются самками, чьи яйцеклетки развиваются в эмбрионы без оплодотворения. Кроме того, этот вид способен выдерживать сильное обезвоживание благодаря выработке специфического белка, который обратимо превращает жидкое содержимое клеток в гель.
В ходе эксперимента в полость тела родительских самок незадолго до их первоначальной откладки яиц был введен концентрированный раствор рибонуклеопротеинов Cas9 (РНП Cas9). РНП Cas9 внедряются в ооциты, что приводит к появлению генетически модифицированного потомства. Ученые также использовали одноцепочечные олигодезоксинуклеотиды (ssODN), чтобы успешно получить тихоходок с нокаутированным геном RvY_01244.
Хотя DIPA-CRISPR и подобные ему методы были первоначально разработаны на членистоногих, исследование продемонстрировало его эффективность на нечленистоногих организмах, подчеркивая широкую применимость этого метода к различным видам беспозвоночных, включая других тихоходок. По словам авторов, этот метод должен облегчить анализ молекулярных механизмов, лежащих в основе чрезвычайной толерантности к экстремальным условиям среды.
Система CRISPR изначально была выявлена у прокариотических организмов (бактерий и архей), которые используют ее в качестве защиты против вирусов. Она представляет собой фрагменты ДНК, аналогичные последовательностям ДНК у вирусов, которые кодируют короткие цепочки РНК. Эта РНК указывает специальному белку-ферменту Cas, где в геноме вторгшегося вируса произвести разрез, чтобы обезвредить его. Ученые приспособили эту систему для разработки новых методов редактирования генома.