Una zarigüeya albina demuestra que CRISPR también funciona para los marsupiales

Riken

Ratones: comprobar. Lagartos: comprobar. Calamar: comprobar. Marsupiales… cheque.

CRISPR se ha utilizado para modificar los genes de tomates, humanos y casi todo lo demás. Sin embargo, debido a su biología reproductiva única y su relativa rareza en entornos de laboratorio, los marsupiales habían eludido la fiebre de CRISPR, hasta ahora.

Un equipo de investigadores del Instituto RIKEN de Japón, una instalación de investigación nacional, utilizó la tecnología para editar los genes de una especie sudamericana de zarigüeya. Los resultados fueron descritos en un nuevo estudio publicado hoy en Current Biology. La capacidad de modificar los genomas marsupiales podría ayudar a los biólogos a aprender más sobre los animales y usarlos para estudiar las respuestas inmunitarias, la biología del desarrollo e incluso enfermedades como el melanoma.

Estoy muy emocionada de ver este papel. Es un logro que no pensé que tal vez sucedería en mi vida, dice Juan VandeBerg , genetista de la Universidad de Texas Rio Grande Valley, que no participó en el estudio.

Las dificultades de modificar genéticamente a los marsupiales tenían menos que ver con CRISPR que con las complejidades de la biología reproductiva de los marsupiales, dice hiroshi kiyonari , el autor principal del nuevo estudio.

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Si bien los canguros y los koalas son más conocidos, los investigadores que estudian a los marsupiales a menudo usan zarigüeyas en experimentos de laboratorio, ya que son más pequeños y fáciles de cuidar. Las zarigüeyas grises de cola corta, la especie utilizada en el estudio, están emparentadas con las zarigüeyas norteamericanas de cara blanca, pero son más pequeñas y no tienen bolsa.

Los investigadores de RIKEN utilizaron CRISPR para eliminar o anular un gen que codifica la producción de pigmentos. Apuntar a este gen significaba que si los experimentos funcionaban, los resultados serían obvios de un vistazo: las zarigüeyas serían albinas si ambas copias del gen fueran eliminadas, y moteadas o en mosaico, si se eliminara una sola copia.

La camada resultante incluía una zarigüeya albina y una zarigüeya mosaico (en la foto de arriba). Los investigadores también criaron a los dos, lo que resultó en una camada de zarigüeyas completamente albinas, lo que demuestra que la coloración era un rasgo genético heredado.

Los investigadores tuvieron que sortear algunos obstáculos para editar el genoma de la zarigüeya. Primero, tuvieron que calcular el momento de las inyecciones de hormonas para preparar a los animales para el embarazo. El otro desafío fue que los huevos marsupiales desarrollan una capa gruesa a su alrededor, llamada capa mucoide, poco después de la fertilización. Esto hace que sea más difícil inyectar el tratamiento CRISPR en las células. En sus primeros intentos, las agujas no penetraban en las células o las dañaban y los embriones no podían sobrevivir, dice Kiyonari.

Los investigadores se dieron cuenta de que sería mucho más fácil aplicar la inyección en una etapa más temprana, antes de que el recubrimiento alrededor del huevo se volviera demasiado duro. Al cambiar el momento en que se apagaron las luces en los laboratorios, los investigadores lograron que las zarigüeyas se aparearan más tarde en la noche para que los huevos estuvieran listos para trabajar por la mañana, aproximadamente un día y medio después.

Luego, los investigadores utilizaron una herramienta llamada taladro piezoeléctrico, que usa carga eléctrica para penetrar más fácilmente en la membrana. Esto les ayudó a inyectar las células sin dañarlas.

Creo que es un resultado increíble, dice Richard Behringer , genetista de la Universidad de Texas. Han demostrado que se puede hacer. Ahora es el momento de hacer la biología, agrega.

Las zarigüeyas se han utilizado como animales de laboratorio desde la década de 1970, y los investigadores han intentado editar sus genes durante al menos 25 años, dice VandeBerg, quien comenzó a intentar crear la primera colonia de zarigüeyas de laboratorio en 1978. También fueron los primeros marsupiales en tener su genoma completamente secuenciado , en 2007.

Los biólogos comparativos esperan que la capacidad de modificar genéticamente a las zarigüeyas les ayude a aprender más sobre algunos de los aspectos únicos de la biología marsupial que aún no se han descifrado. Encontramos genes y genomas marsupiales que no tenemos, por lo que crea un poco de misterio sobre lo que están haciendo, dice Rob Miller , un inmunólogo de la Universidad de Nuevo México, que utiliza zarigüeyas en su investigación.

La mayoría de los vertebrados tienen dos tipos de células T, uno de los componentes del sistema inmunológico (y las lagartijas solo tienen un tipo). Pero los marsupiales, incluidas las zarigüeyas, tienen un tercer tipo, y los investigadores no están seguros de qué hacen o cómo funcionan. Ser capaz de eliminar las células y ver qué sucede, o eliminar otras partes del sistema inmunológico, podría ayudarlos a descubrir qué está haciendo esta célula misteriosa, dice Miller.

Las zarigüeyas también se utilizan como modelos para algunas enfermedades humanas. Están entre los pocos mamíferos que obtienen melanoma (un cáncer de piel) como los humanos.

Otra característica interesante de las zarigüeyas es que nacen después de solo 14 días, como poco más que bolas de células con antebrazos para ayudarse a gatear sobre el pecho de su madre. Estos pequeños gominolas desarrollan sus ojos, extremidades posteriores y una parte decente de su sistema inmunológico después de que ya están en el mundo.

Dado que gran parte de su desarrollo ocurre después del nacimiento, estudiar y manipular su crecimiento podría ser mucho más fácil que hacer un trabajo similar en otros animales de laboratorio como los ratones. Kiyonari dice que su equipo está buscando otras formas de modificar los genes de la zarigüeya para estudiar el desarrollo de los órganos de los animales.

Miller y otros investigadores tienen la esperanza de que las zarigüeyas modificadas genéticamente les ayuden a hacer nuevos descubrimientos sobre la biología y sobre nosotros mismos. A veces, la biología comparativa revela lo que es realmente importante, dice. 'Las cosas que tenemos en común deben ser fundamentales, y las cosas que son diferentes son interesantes.

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