Los científicos han creado el primer marsupial modificado genéticamente

Los investigadores del Centro RIKEN de Investigación de Dinámica de Biosistemas (BDR) han logrado crear el primer marsupial modificado genéticamente. Este estudio, publicado en la revista científica  Current Biology , contribuirá a descifrar el trasfondo genético de características únicas observadas solo en marsupiales.

Los animales genéticamente modificados, en particular ratones y ratas, son herramientas extremadamente importantes para investigar procesos biológicos. Por ejemplo, los investigadores a menudo silencian los genes para averiguar cuáles son sus funciones normales. Dado que los marsupiales tienen características únicas, estudiarlos requiere desarrollar un modelo animal representativo. Hasta la fecha, la mejor opción es la zarigüeya, que se cree que es el antepasado de todos los marsupiales. La zarigüeya, el primer marsupial en tener su genoma completo secuenciado, es un buen animal modelo porque su tamaño y características de reproducción son similares a las de los ratones y ratas.

Como otros marsupiales, la zarigüeya tiene una variedad de características que no se encuentran en otros mamíferos. Se desarrolla sin una placenta funcional y las crías nacen prematuramente. Como los humanos, pero no otros mamíferos no marsupiales, contrae cáncer de piel simplemente por exposición a la luz ultravioleta. Además, a diferencia de otros mamíferos, las crías de zarigüeya recién nacidas con lesiones en la médula espinal tienen la capacidad de curarse a sí mismas de forma natural. Debido a estas características únicas, el estudio de la biología marsupial está ganando interés. Sin embargo, ha sido difícil analizar su genética subyacente sin una tecnología establecida para modificar genéticamente a los marsupiales. Ahora, un equipo de investigación dirigido por Hiroshi Kiyonari en RIKEN BDR está aprovechando la nueva tecnología de edición de genes para poner en marcha la investigación de zarigüeyas.

La edición del genoma requiere la recolección sistemática de huevos fertilizados, ya que la solución para la edición del genoma se inyecta en los huevos fertilizados. Dado que las zarigüeyas tienen un ciclo de celo largo y un fuerte sentido de territorialidad, una pareja tarda aproximadamente una semana en aparearse, incluso si viven juntas, lo que dificulta continuar con el experimento de manera sistemática. El equipo de investigación administró una hormona utilizada en ratones y otros animales de laboratorio para estimular el estro en las hembras y logró acortar significativamente el tiempo requerido para el apareamiento.

Se requiere el trasplante del embrión a una madre sustituta para generar un óvulo fertilizado con genoma editado. Como se hace en ratones y ratas, los investigadores transfirieron el óvulo fertilizado al útero de una zarigüeya hembra fértil y obtuvieron crías con éxito. Este es el primer caso en el que se ha establecido la tecnología de transferencia de embriones en marsupiales.

Por lo general, la solución necesaria para la edición del genoma se inyecta en el óvulo fertilizado con una aguja fina. Sin embargo, dado que el huevo fertilizado de la zarigüeya está rodeado por una capa gruesa de proteínas y una estructura dura con forma de cáscara, la aguja de inyección no puede penetrarlo. “Uno de los trucos de nuestro éxito”, explica Kiyonari, “fue utilizar un elemento piezoelectrónico junto con la aguja, lo que permitió que la aguja penetrara la capa dura y la capa gruesa que rodea al huevo. El piezo ha hecho posible inyectar cigotos sin daños significativos «.

Para confirmar la metodología general, los investigadores se enfocaron en un gen responsable de producir pigmentos corporales. Cuando este gen se altera, no se puede producir pigmento y la piel carece de color. Algunos de los descendientes obtenidos de este experimento eran albinos, y sus genes fueron heredados por la siguiente generación. Por lo tanto, esto representa la primera edición genética exitosa en marsupiales.

Ahora que se ha establecido el proceso, los investigadores pueden concentrarse en responder todas sus preguntas sobre la biología marsupial. “Los marsupiales representan una de las tres subclases de mamíferos existentes con una serie de características únicas que no comparten otros mamíferos. Habiendo establecido la tecnología en este experimento de prueba de concepto, los estudios futuros pueden crear marsupiales genéticamente modificados que impactarán los campos de la embriología de mamíferos, impronta genómica, reproducción, neurobiología, inmunogenética, biología del cáncer e incluso evolución comparativa ”, dice Kiyonari.

Referencia: «Disrupción genética dirigida en un marsupial, Monodelphis domestica, por edición del genoma CRISPR / Cas9» por Hiroshi Kiyonari, Mari Kaneko, Takaya Abe, Aki Shiraishi, Riko Yoshimi, Ken-ichi Inoue y Yasuhide Furuta, 21 de julio de 2021, Current Biology .
DOI: 10.1016 / j.cub.2021.06.056

 

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