日本学者成功对蟑螂进行CRISPR基因编辑，还可扩展到90%的昆虫

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撰文 | 王聪

编辑 | 王多鱼

排版 | 水成文

日常生活中，我们最常见的动物类型当属昆虫，昆虫种类繁多，形态各异，是地球上种类和数量最多的生物。

但一直以来，对昆虫进行基因编辑都非常困难，因为这需要对昆虫的微小的胚胎进行显微注射，而昆虫种类繁多，需要对每种昆虫使用独特的实验装置，而且昆虫的生殖系统多样化，这也阻碍了昆虫早期胚胎的获取。

2022年5月16日，日本京都大学和西班牙巴塞罗那进化生物学研究所的研究人员合作在 Cell 子刊 Cell Reports Medicine 上发表了题为：DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing 的研究论文。

该研究开发了一种编辑蟑螂和多种昆虫物种的基因编辑新方法——直接亲本CRISPR（DIPA-CRISPR），通过直接在成年雌性蟑螂体内注射 Cas9核糖核蛋白（RNP），从而摆脱了显微注射昆虫胚胎的复杂操作，实现更自由地、随意地编辑昆虫基因组，这种新方法在原则上可以适用于90%以上的昆虫物种。

研究团队表示，DIPA-CRISPR 方法不仅更加高效，而且通用，几乎可以在目前已知的超过150万种昆虫中实现基因组编辑，从而有望更充分地利用庞大的昆虫群体的生物学功能。原则上，其他类型的节肢动物也可能使用类似的方法进行基因编辑，包括蜱虫、螨虫等致病性害虫，虾、蟹等重要渔业资源。

一直以来，对昆虫进行基因编辑都非常困难，因为这需要对昆虫的微小的胚胎进行显微注射，而昆虫种类繁多，需要对每种昆虫使用独特的实验装置，而且昆虫的生殖系统多样化，这也阻碍了昆虫早期胚胎的获取。

为了解决上述问题，研究团开发了一种新的方法——直接亲本CRISPR（DIPA-CRISPR），将 CRISPR-Cas9 基因编辑组份以核糖核蛋白（RNP）的形式（Cas9蛋白+sgRNA）直接注射到成年雌性蟑螂的主体腔中，并成功在22%的孵化卵中引入了可遗传基因突变。基因编辑效率则因物种而异，例如在在赤拟谷盗（Tribolium castaneum）中，实现了超过50%的编辑效率。

通过这种新方法，只需要将 sgRNA 和 Cas9 这两种基因编辑组份以核糖核蛋白（RNP）的形式注射到雌性成虫体内，即可获得基因编辑子代昆虫，大大简化了对昆虫进行基因编辑的难度，并极大扩展了可编辑的昆虫种类。

研究团队表示，在研究测试的所有昆虫物种中，当注射正在经历卵黄生成的雌性昆虫时，DIPA-CRISPR 的基因编辑效率最高。这表明除了对昆虫生殖解剖学和生活史要有透彻的了解外，识别不同昆虫物种中卵黄生成的情况也是成功使用 DIPA-CRISPR 进行基因编辑的先决条件。

总的来说，该研究开发了一种名为直接亲本CRISPR（DIPA-CRISPR）的新型昆虫基因编辑方法，通过直接在成年雌性昆虫体内注射 Cas9核糖核蛋白（RNP），从而摆脱了显微注射昆虫胚胎的复杂操作，实现更自由地、随意地编辑昆虫基因组，这种新方法在原则上可以适用于90%以上的昆虫物种，从而可将基因编辑技术从实验室扩展到各种害虫和传播疾病的病原体中。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2022.100215

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