开发一种CRISPR对蟑螂进行基因编辑

根据一项新的研究，研究人员开发了一种CRISPR-Cas9方法，可以对蟑螂进行基因编辑。这项简单而有效的技术被称为“直接亲本”CRISPR（DIPA-CRISPR），它将材料注射到雌性成年的卵子发育中，而不是注射到胚胎中。

　　

“在某种意义上，昆虫研究人员摆脱了注射卵子的烦恼，”京都大学的高级研究作者Takaaki Daimon说。“我们现在可以更自由、更随意地编辑昆虫基因组。原则上，这种方法应该适用于90%以上的昆虫种类。”

目前的昆虫基因编辑方法通常需要将材料微注射到早期胚胎中，这严重限制了其在许多物种中的应用。例如，由于蟑螂独特的生殖系统，过去的研究没有实现对蟑螂的基因操作。此外，昆虫基因编辑通常需要昂贵的设备、每个物种的特定实验装置和熟练的实验室人员。Daimon说:“传统方法的这些问题困扰着希望对各种昆虫进行基因组编辑的研究人员。”

为了克服这些限制，Daimon和他的合作者将Cas9核糖核蛋白(RNPs)注射到成年雌性蟑螂的主体腔中，以引入发育中的卵细胞的遗传突变。结果表明，基因编辑效率——被编辑的个体占孵化总个体数的比例——可高达22%。在红面粉甲虫（red flour beetle）中，DIPA-CRISPR的效率达到50%以上。此外，研究人员通过共注入单链寡核苷酸和Cas9 RNPs产生了甲虫基因敲入，但效率较低，有待进一步提高。

DIPA-CRISPR在两个进化距离较远的物种上的成功应用显示了其广泛应用的潜力。但这种方法并不直接适用于包括果蝇在内的所有昆虫。此外，实验表明，成功的最关键参数是成年雌性被注射的阶段。因此，DIPA-CRISPR需要对卵巢发育有很好的了解。考虑到昆虫的不同生活史和繁殖策略，这对某些物种来说可能是一个挑战。

尽管有这些限制，DIPA-CRISPR是可访问的，高度实用的，并且可以很容易地在实验室中实施，将基因编辑的应用扩展到广泛的模式和非模式昆虫物种。该技术对注射所需的设备非常少，而且只需要Cas9蛋白和单导RNA两种成分，大大简化了基因编辑的程序。此外，商业化的标准Cas9可用于注射，无需费时定制蛋白质工程。

“通过改善DIPA-CRISPR方法,使其更有效和通用的,我们也许能够使基因组编辑在几乎所有的超过150万种昆虫,开放的未来我们可以充分利用昆虫的神奇的生物功能,”Daimon说。“原则上，其他节肢动物也可能使用类似的方法进行基因组编辑。这些包括农业和医疗害虫，如螨和蜱，以及重要的渔业资源，如虾和螃蟹。”

Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles, Takaaki Daimon. DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing. Cell Reports Methods, 2022; 100215