Junho 30, 2022

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Edição de genes CRISPR agora é possível em baratas

CRISPR in Cockroaches

Desenhos animados CRISPR em baratas. Crédito: Shirai et al./Cell Reporting Methods

De acordo com um artigo de pesquisa publicado na revista Métodos de Relatório de Células Por Cell Press em 16 de maioyEm 2022, os pesquisadores criaram a tecnologia CRISPR-Cas9 para permitir a edição de genes em baratas. O procedimento direto e eficaz de CRISPR (DIPA-CRISPR) envolve a injeção de substâncias em fêmeas adultas onde os ovos crescem e não os próprios embriões.

“De certa forma, os pesquisadores de insetos ficaram livres do desconforto de injetar os ovos”, diz o autor sênior do estudo Takaaki Daimon, da Universidade de Kyoto. Agora podemos modificar genomas de insetos mais livremente e por nossa própria vontade. Em princípio, esse método deve funcionar para mais de 90% das espécies de insetos.”

“Ao melhorar o método DIPA-CRISPR e torná-lo mais eficiente e versátil, poderemos permitir a edição do genoma em quase todas as mais de 1,5 milhão de espécies de insetos, abrindo um futuro em que podemos aproveitar ao máximo a incríveis funções biológicas dos insetos.” – Takaaki Damon

Os métodos atuais de edição de genes de insetos normalmente requerem microinjeção de material em embriões iniciais, limitando severamente sua aplicação a muitas espécies. Por exemplo, estudos anteriores não investigaram a manipulação genética de baratas devido ao seu sistema reprodutivo único. Além disso, a edição de genes de insetos geralmente requer equipamentos caros, configuração experimental específica para cada espécie e pessoal de laboratório altamente qualificado. “Esses problemas com os métodos convencionais têm atormentado os pesquisadores que desejam realizar a edição do genoma em uma variedade de espécies de insetos”, diz Damon.

Para superar essas limitações, Damon e seus colaboradores injetaram ribonucleoproteínas Cas9 (RNPs) na cavidade principal do corpo de grilos fêmeas adultas para introduzir mutações genéticas em óvulos em desenvolvimento. Os resultados mostraram que a eficiência de edição de genes – a proporção de indivíduos modificados do número total de indivíduos eclodidos – pode chegar a 22%. No besouro da farinha vermelha, o DIPA-CRISPR alcançou uma eficiência superior a 50%. Além disso, os pesquisadores produziram besouros genéticos letais co-injetando oligonucleotídeos de fita simples e Cas9 RNPs, mas a eficiência é baixa e deve ser melhorada ainda mais.

A aplicação bem sucedida do DIPA-CRISPR em duas espécies evolutivamente distantes demonstra seu amplo uso. Mas essa abordagem não é diretamente aplicável a todos os tipos de insetos, incluindo moscas da fruta. Além disso, experimentos mostraram que o fator mais importante para o sucesso é o estágio de injeção de fêmeas adultas. Como consequência, o DIPA-CRISPR requer um bom conhecimento do desenvolvimento ovariano. Isso pode ser desafiador em algumas espécies, devido à variada história de vida e estratégias reprodutivas dos insetos.

Apesar dessas limitações, o DIPA-CRISPR é acessível, altamente prático e de fácil implementação em laboratórios, ampliando a aplicação da edição de genes para uma variedade de espécies de insetos modelo e não modelo. Esta tecnologia requer equipamento mínimo para injetar adultos e apenas dois componentes – proteína Cas9 e um único guia[{” 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.

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