Cell子刊发布一种简单易行的昆虫基因编辑方法

　　

日本京都大学和西班牙进化生物学研究所的研究人员近日开发出一种新的基于CRISPR的基因编辑方法，可以通过靶向发育中的卵来对各种昆虫进行基因编辑，包括蟑螂和甲虫。

目前对昆虫进行基因编辑的方法主要是将基因编辑的元件注射到早期胚胎中。这使得基因编辑仅仅局限在那些容易获得胚胎的昆虫。然而，蟑螂将其受精卵包裹在一个坚硬的卵鞘内，因此无法进行显微注射。

不过，研究人员采用了一种称为直接亲本CRISPR（DIPA-CRISPR）的方法，在成年雌性昆虫的卵母细胞发育时将Cas核糖核蛋白注射进去。这种方法于本周发表在《Cell Reports Methods》杂志上，在蟑螂中的编辑效率超过20%，在另一种甲虫中的效率超过50%。

文章通讯作者、京都大学的Takaaki Daimon教授表示：“从某种意义上说，昆虫研究人员从此摆脱了注射虫卵的烦恼。我们现在可以更自由、更随意地编辑昆虫基因组。这种方法在原则上适用于90%以上的昆虫物种。”

研究人员将针对眼睛颜色基因的Cas9核糖核蛋白注射到16只成熟的雌性德国小蠊（Blattella germanica）中，它们未携带任何受精卵。注射后，五只蟑螂会产生卵鞘，也就是包裹在硬壳中的受精卵，其基因编辑效率约为2.3%。

随后，研究人员在雌性德国小蠊生殖周期的不同阶段进一步测试了该方法。他们发现，在卵鞘脱出后四天进行注射，可将基因编辑效率提高至21.8%。通过杂交实验，他们发现经过编辑的蟑螂后代也表现出眼睛颜色的破坏，表明DIPA-CRISPR方法可用于开发基因敲除蟑螂。

他们还将这种方法应用在赤拟谷盗（Tribolium castaneum）甲虫上。当他们在雌性甲虫成年后第四/五天将核糖核蛋白注射到其体内时，观察到基因编辑效率分别为50.8%和71.4%。他们指出，这种方法与胚胎注射方法的效率相似，表明DIPA-CRISPR有望成为一种可推广的昆虫编辑方法。

以赤拟谷盗作为研究对象，研究人员发现DIPA-CRISPR可以用来生成基因敲入昆虫，但目前的效率仅为1.2%，还需要进一步改进。尽管如此，考虑到DIPA-CRISPR使用市售的Cas9，而且需要的设备极少，他们认为它可以应用于一系列昆虫。

“我们有望在150万种昆虫中实现基因组编辑，从而充分利用昆虫的惊人生物学功能，”Daimon补充说。“原则上，其他节肢动物也能够采用类似的方法进行基因组编辑，包括螨虫和蜱虫等害虫，以及虾和蟹等重要的渔业资源。”

不过，研究人员也指出，这种方法存在一定的局限性，因为它需要了解目标物种的卵巢发育，而且不适用于采用其他生殖策略的某些昆虫，包括果蝇这种常用的模式生物。

原文检索

DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing