Forskere bruker CRISPR Genredigeringsverktøy for å manipulere atferd hos maur
Dette fotografiet viser Ooceraea biroi-arbeidere merket med fargeprøver for individuell atferdssporing. Kreditt: Daniel Kronauer The Rockefeller University
Denne GMO-operasjonen (ved bruk av CRISPR-teknologi) endrer kornet til disse maurene permanent og med det spesifikke formålet å endre deres sosiale atferd. Technocrats vurderer ikke etikk eller ugunstige utfall som sikkert vil oppstå. ⁃ TN Editor
Genredigerings-teknologien kalt CRISPR har revolusjonert måten funksjonen til gener studeres på. Så langt har CRISPR blitt mye brukt for å nøyaktig modifisere encellede organismer og, enda viktigere, spesifikke typer celler i mer komplekse organismer. Nå rapporterer to uavhengige team av etterforskere at CRISPR har blitt brukt til å manipulere mauregg - noe som fører til kimlinjeendringer som oppstår i hver celle av de voksne dyrene i hele maurkolonien. Avisene vises august 10 i Cell.
"Disse studiene er et prinsippbevis for at du kan gjøre genetikk i maur," sier Daniel Kronauer, assisterende professor ved The Rockefeller University og seniorforfatter av en av studiene. “Hvis du er interessert i å studere sosial atferd og deres genetiske grunnlag, er maur et godt system. Nå kan vi slå ut ethvert gen som vi tror vil påvirke sosial atferd og se dens effekter. "
Fordi de lever i kolonier som fungerer som superorganismer, er maur også en verdifull modell for å studere komplekse biologiske systemer. Men maurkolonier har vært vanskelig å dyrke og studere på laboratoriet på grunn av kompleksiteten i livssyklusene deres.
Lagene fant en måte å jobbe rundt det ved å bruke to forskjellige arter av maur. Rockefeller-teamet sysselsatte en art som ble kalt klonale raidermyrer (Ooceraea biroi), som mangler dronninger i koloniene sine. I stedet utvikler enkelt ufruktede egg seg som kloner, og skaper et stort antall maur som er genetisk identiske gjennom parthogenese. "Dette betyr at ved å bruke CRISPR til å modifisere enkelt egg, kan vi raskt vokse opp kolonier som inneholder genmutasjonen vi vil studere," sier Kronauer.
Det andre teamet, et samarbeid mellom forskere ved New York University og NYU School of Medicine, Arizona State University, Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania og Vanderbilt University. , brukte indiske hoppemaurer (Harpegnathos saltator). "Vi valgte denne arten fordi de har en særegen funksjon som gjør det enkelt å forvandle arbeidere til dronninger," sier Claude Desplan, sølvprofessor ved NYU og en av seniorforfatterne av den andre studien. Hvis dronningen dør, begynner de unge arbeidermyrene å duellere for dominans. Til slutt blir en av dem et "pseudokvinne" - også kalt et gamergat - og får legge egg.
"I laboratoriet kan vi injisere ethvert arbeiderembryo for å endre genetisk sammensetning," sier Desplan. "Vi konverterer deretter arbeideren til en pseudokvinne, som kan legge egg, forplante de nye gener og gyte en ny koloni."
Desplan, medforfatter Danny Reinberg, etterforsker av Howard Hughes Medical Institute ved NYU Langone, og Shelley Berger, professor ved Daniel S. Och University i avdelingene for celle- og utviklingsbiologi og biologi ved Penn, begynte å studere disse maurene for flere år siden. som en måte å lære om epigenetikk, som refererer til endringer i genuttrykk snarere enn endringer i selve den genetiske koden. "Dronningene og arbeidermaurene er genetisk identiske, i hovedsak tvillingsøstre, men de utvikler seg veldig annerledes," sier Desplan. "Det gjør dem til et godt system for å studere epigenetisk kontroll av utvikling."
Genet som begge forskerteamene slo ut med CRISPR kalles orco (luktende reseptor coreceptor). Maur har 350 gener for luktende reseptorer, et stort antall å håndtere individuelt. Men på grunn av den unike biologien om hvordan reseptorene fungerer - et stort hell, i dette tilfellet - klarte etterforskerne å blokkere funksjonen til alle 350 med en enkelt knockout. "Hver og en av disse reseptorene må gå sammen med Orco-reseptoren for å være effektive," sier Waring Trible, en student i Kronauers laboratorium og den første forfatteren av Rockefeller-studien. Når genet ble slått ut, var maurene effektivt blinde for feromonsignalene de normalt bruker til å kommunisere. Uten disse kjemiske signalene blir de asosiale, vandrer ut av redet og klarer ikke å jakte på mat.
wpDiscuz