“直接亲本”技术首次编辑蟑螂基因

科技日报北京5月16日电 （实习记者张佳欣）据16日《细胞报告方法》杂志上发表的一项研究，研究人员开发出一种CRISPR-Cas9基因编辑方法来实现对蟑螂的基因编辑。这项被称为“直接亲本CRISPR（DIPA-CRISPR）”的技术，可将材料注射到卵子正在发育的雌性成虫体内，而不是注入胚胎本身。

“从某种意义上说，昆虫研究人员已经从将材料注射到卵子的烦恼中解脱出来了。”资深研究作者、日本京都大学大门高明称，“我们现在可更自由、更随意地编辑昆虫基因组。原则上，这种方法适用于90%以上的昆虫物种。”

目前的昆虫基因编辑方法通常需要将材料显微注射到早期胚胎中，这严重限制了它在许多物种中的应用。例如，由于蟑螂独特的生殖系统，过去的研究就无法实现对它们的基因操作。此外，昆虫基因编辑通常需要昂贵的设备、针对每个物种的特定实验装置以及技术精湛的实验室人员。

为了克服这些限制，研究人员将Cas9核糖核蛋白（RNP）注射到成年雌性蟑螂的主体腔中，以在发育的卵细胞中引入可遗传的突变。结果表明，DIPA-CRISPR基因编辑效率（被编辑个体占孵化个体总数的比例）可高达22%。在红色面粉甲虫体内，效率达到50%以上。

DIPA-CRISPR在两个进化距离较远的物种中的成功应用表明了其广泛应用的潜力。但这种方法并不直接适用于所有昆虫物种，包括果蝇。此外，实验表明，最关键的参数是对成年雌性蟑螂注射的阶段。因此，使用DIPA-CRISPR技术需要掌握良好的卵巢发育知识。考虑到昆虫的不同生活史和繁殖策略，该技术在一些物种中的应用可能具有挑战性。

尽管有局限性，但由于DIPA-CRISPR技术易于实现，它可将基因编辑的应用扩展到广泛的昆虫物种。该技术只需最少的注射设备，而且仅需两种成分——Cas9核糖核蛋白和单引导RNA，大大简化基因编辑程序。此外，商用的标准Cas9可用于成年昆虫注射，无需耗时的蛋白质定制工程。

大门高明说，原则上，其他节肢动物也有可能用类似的方法进行基因组编辑。这包括螨虫和蜱虫等农业和医药害虫，以及虾和螃蟹等重要渔业资源。

总编辑圈点

之前有一篇论文讲到了对蜱虫卵进行基因编辑的麻烦之处：卵外部有硬壳；卵内部渗透压高，卵囊被触碰时容易破裂；人类还没完全搞清楚它的胚胎生长阶段……将基因编辑材料注入到其它虫卵，自然也是个繁琐复杂的任务。既然如此，干脆去更源头处解决问题——母体。科研人员直接在雌虫发育的卵细胞中引入了可遗传的突变，让它们生下一定概率的被基因编辑过的昆虫宝宝，效率更高，一步到位。不过，这种方法要大规模应用，还需科研人员对各种昆虫的生命史更为了解。