सीआरआयएसपीआर तंत्रज्ञानाचा वापर करून सरडेमध्ये प्रथम यशस्वी जीन संपादन

सरड्यातील अनुवांशिक हाताळणीच्या या पहिल्या घटनेने एक मॉडेल जीव तयार केला आहे जो सरपटणाऱ्या प्राण्यांच्या उत्क्रांती आणि विकासाबद्दल अधिक समजून घेण्यास मदत करू शकतो.

CRISPR-Cas9 किंवा फक्त क्रिस्प्र एक अद्वितीय, जलद आणि स्वस्त आहे जीन संपादन साधन जे हटवून, जोडून किंवा बदलून जीनोमचे संपादन सक्षम करते डीएनए. CRISPR संक्षिप्त रूप म्हणजे 'Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats'. हे साधन संपादनासाठी वापरल्या जाणार्‍या मागील पद्धतींपेक्षा सोपे आणि अधिक अचूक आहे डीएनए.

सीआरआयएसपीआर-कॅस9 टूल झिगोट (एक-सेल) टप्प्यावर जीवांना इंजेक्ट करते (अ) Cas9 एन्झाईम जे 'कात्री' म्हणून काम करते आणि डीएनएचा एक भाग कापून किंवा हटवू शकते, (ब) आरएनए - एक क्रम जो लक्ष्य जनुकाशी जुळते आणि अशा प्रकारे Cas9 एन्झाइमला लक्ष्य स्थानापर्यंत मार्गदर्शन करते. एकदा का डीएनएचा लक्ष्य विभाग कापला गेला की, सेलची डीएनए दुरुस्ती यंत्रणा उर्वरित स्ट्रँडमध्ये पुन्हा सामील होईल आणि प्रक्रियेत, लक्ष्यित जनुक शांत करेल. किंवा होमोलॉजी निर्देशित दुरुस्ती नावाच्या प्रक्रियेत नवीन सुधारित डीएनए टेम्पलेट वापरून जनुक 'करेक्ट' केले जाऊ शकते. अशा प्रकारे, CRISPR-Cas9 टूल इंजेक्शनद्वारे अनुवांशिक बदल करण्यास अनुमती देते जनुक-संपादन एकल-सेल फलित अंड्यात द्रावण. या प्रक्रियेमुळे त्यानंतरच्या सर्व पेशींमध्ये अनुवांशिक बदल (उत्परिवर्तन) होते जे जनुकांच्या कार्यावर परिणाम करतात.

जरी CRISPR-Cas9 हे मासे, पक्षी आणि सस्तन प्राण्यांसह अनेक प्रजातींमध्ये नियमितपणे वापरले जात असले तरी, सरपटणाऱ्या प्राण्यांना अनुवांशिकरित्या हाताळण्यात ते आतापर्यंत यशस्वी झालेले नाही. हे प्रामुख्याने दोन अडथळ्यांमुळे आहे. प्रथम, मादी सरपटणारे प्राणी त्यांच्या बीजांडवाहिनीमध्ये दीर्घकाळ शुक्राणू साठवतात ज्यामुळे गर्भधारणेची अचूक वेळ निश्चित करणे कठीण होते. दुसरे, सरपटणाऱ्या प्राण्यांच्या अंड्यांच्या शरीरविज्ञानामध्ये लवचिक अंड्याचे कवच, आतमध्ये हवेची जागा नसलेली नाजूकपणा यांसारख्या अनेक वैशिष्ट्ये आहेत ज्यामुळे भ्रूणांना फाटणे किंवा नुकसान न होता हाताळणे आव्हानात्मक बनते.

वर अपलोड केलेल्या लेखात बायो रॅक्सिव 31 मार्च 2019 रोजी संशोधकांनी CRISPR-Cas9 वापरण्याचा मार्ग विकसित आणि चाचणीचा अहवाल दिला आहे. जनुकीय संपादन सरपटणाऱ्या प्राण्यांमध्ये प्रथमच. अभ्यासात निवडलेल्या सरपटणाऱ्या प्रजाती उष्णकटिबंधीय होत्या सरडा म्हणतात अनोलिस सग्रेई किंवा अधिक सामान्यतः तपकिरी एनोल जे कॅरिबियनमध्ये व्यापक आहे. अभ्यासातील सरडे अमेरिकेतील फ्लोरिडा येथील जंगली प्रदेशातून गोळा करण्यात आले होते. ही प्रजाती सूक्ष्म आकार, दीर्घ प्रजनन हंगाम आणि दोन पिढ्यांमधील तुलनेने कमी सरासरी वेळ यामुळे अभ्यासासाठी योग्य आहे.

सरपटणाऱ्या प्राण्यांना सध्या भेडसावणाऱ्या मर्यादांवर मात करण्यासाठी, संशोधकांनी CRISPR घटक अपरिपक्व नसलेल्या अंड्यांमध्ये मायक्रोइंजेक्ट केले, जेव्हा अंडी गर्भधारणेपूर्वी मादी सरड्यांच्या अंडाशयात होती. त्यांनी टायरोसिनेज जनुकाला लक्ष्य केले जे एक एन्झाइम तयार करते जे सरड्यांच्या त्वचेच्या रंगद्रव्यावर नियंत्रण ठेवते आणि जर हे जनुक काढून टाकले गेले तर सरडा अल्बिनो जन्माला येईल. हे स्पष्ट रंगद्रव्य फिनोटाइप टायरोसिनेज जनुक निवडण्याचे कारण होते. मायक्रोइंजेक्टेड अंडी नंतर मादीच्या आत परिपक्व होतात आणि नंतर परिचय केलेल्या नर किंवा संचयित शुक्राणूसह नैसर्गिकरित्या फलित होतात.

परिणामी, टायरोसिनेज जनुक निष्क्रिय झाल्याची पुष्टी करणारे चार अल्बिनो सरडे काही आठवड्यांनंतर जन्माला आले आणि जनुकीय संपादन प्रक्रिया यशस्वी झाली. संततीमध्ये दोन्ही पालकांकडून संपादित जनुक असल्याने हे स्पष्ट होते की CRISPR घटक आईच्या अपरिपक्व oocyte मध्ये जास्त काळ सक्रिय राहतात आणि गर्भाधानानंतर त्यांनी पितृ जनुकांमध्ये उत्परिवर्तन केले. अशाप्रकारे, उत्परिवर्ती अल्बिनो सरडे आई आणि वडिलांकडून वारशाने मिळालेल्या जनुकांमध्ये हाताळलेले टायरोसिनेज प्रदर्शित करतात कारण अल्बिनिझम हे दोन्ही पालकांकडून वारशाने मिळालेले वैशिष्ट्य आहे.

जनुकीयदृष्ट्या सुधारित सरपटणाऱ्या प्राण्यांची प्रभावीपणे निर्मिती करणारा हा पहिलाच अभ्यास आहे. हे संशोधन इतर सरडे प्रजातींमध्ये जसे की सापांमध्ये देखील असेच कार्य करू शकते ज्यासाठी सध्याचे दृष्टिकोन अयशस्वी ठरले आहेत. हे कार्य सरपटणाऱ्या प्राण्यांच्या उत्क्रांती आणि विकासाबद्दल अधिक समजून घेण्यास मदत करू शकते.

***

{हा अभ्यास सध्या समवयस्क पुनरावलोकनासाठी सबमिट केला आहे. उद्धृत स्त्रोत(स्रोत) च्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही प्रीप्रिंट आवृत्ती वाचू शकता}

स्त्रोत

Rasys AM et al. 2019. प्रीप्रिंट. CRISPR-Cas9 जीन संपादन सरडे मध्ये Unfertilized oocytes च्या मायक्रोइंजेक्शनद्वारे. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446