DIPA-CRISPR, un mètode senzill i accessible per editar el genoma dels insectes
Un equip internacional liderat per membres de la Universitat de Kyoto, format per investigadors d’aquesta universitat i de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), ha desenvolupat una aproximació CRISPR-Cas9 per permetre editar fàcilment gens en insectes.
La tècnica, anomenada CRISPR parental directe (DIPA-CRISPR, de l'anglès Direct Parental CRISPR), implica la injecció del complex Cas9-gRNA en femelles adultes que estan madurant els ous per aconseguir la modificació genètica dels futurs embrions.
L'estudi, publicat a la prestigiosa revista Cell Reports Methods, obre la porta a l'edició del genoma a moltes de les espècies d'insectes, facilitant estudis en recerca bàsica, així com el seu possible ús en el control de plagues agrícoles i sanitàries.
Les tècniques actuals per a l'edició de gens d'insectes generalment requereixen la microinjecció de materials en embrions primerencs, cosa que limita molt la seva aplicació a moltes espècies. Per exemple, els estudis precedents no han aconseguit l’edició genètica de paneroles degut a la seva estratègia reproductiva única. A més, l'edició de gens d'insectes requereix sovint equips costosos, un disseny experimental particular per a cada espècie, i personal de laboratori altament qualificat.
Per superar aquestes limitacions, un equip internacional liderat per membres de la Universitat de Kyoto i format per investigadors d’aquesta universitat i de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt del CSIC i la Universitat Pompeu Fabra (UPF), ha establert un mètode CRISPR-Cas9 simple i eficient per a l'edició de gens d'insectes injectant femelles adultes. La tècnica, anomenada CRISPR parental directe o DIPA-CRISPR, de l'anglès Direct Parental CRISPR, podria ser fàcilment implementada a qualsevol laboratori i aplicada directament a una gran diversitat d'insectes.
Un equip internacional amb participació de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-UPF) ha establert el mètode DIPA-CRISPR, una aproximació simple i eficient per a l'edició de gens d'insectes per injecció de femelles adultes.
L'equip va usar el DIPA-CRISPR per modificar amb èxit gens de la panerola alemanya (Blattella germanica). La tècnica es basa a injectar el complex Cas9-gRNA a l’abdomen de femelles adultes per tal d’introduir mutacions hereditàries als ous en desenvolupament. Aquesta nova aproximació permetrà als investigadors que utilitzen insectes com a model experimental alliberar-se de la dificultat tècnica d'injectar els ous.
Els resultats van demostrar que l'eficiència de l'edició de gens de Blattella germanica podria arribar al 22%, mentre que a l'escarabat petit de la farina (Tribolium castaneum) DIPA-CRISPR va aconseguir una eficiència de més del 50%. L'aplicació amb èxit de DIPA-CRISPR en dues espècies evolutivament distants demostra el seu potencial per a un ús molt ampli.
"La panerola alemanya, un model àmpliament utilitzat en investigació, encapsula els ous en una coberta rígida - l'ooteca - , la qual cosa fa pràcticament impossible injectar els ous, com es fa comunament amb els procediments CRISPR. El disseny que proposem consisteix a aplicar les tisores genètiques en femelles reproductores. Els components injectats penetren als oòcits en creixement i afectaran els embrions", explica Xavier Bellés, investigador de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE) al laboratori d'Evolució de la metamorfosi dels insectes i participant en l'estudi.
"El disseny que proposem consisteix a aplicar les tisores genètiques a femelles reproductores. Els components injectats penetren als oòcits en creixement i afectaran els embrions”, explica Xavier Bellés, investigador de l'IBE i col·laborador de l'estudi.
Tot i aquestes limitacions, DIPA-CRISPR és accessible, molt pràctic i podria implementar-se fàcilment als laboratoris, estenent l'aplicació de l'edició de gens a una àmplia diversitat d'espècies d'insectes. La tècnica requereix un equip mínim per a la injecció en adults, i només dos components, la proteïna Cas9 i l'ARN guia sense modificar, fet que simplifica enormement els procediments per a l'edició de gens.
"Poder utilitzar el DIPA-CRISPR de manera habitual al laboratori ens permetrà un coneixement més profund de la funció d´alguns gens", apunta Maria Dolors Piulachs, investigadora de l´IBE i col·laboradora de l´estudi.
"Poder utilitzar el DIPA-CRISPR de manera habitual al laboratori ens permetrà un coneixement més profund de la funció d'alguns gens" apunta Piulachs, que anteriorment va liderar una campanya de mecenatge a la plataforma “Precipita” per desenvolupar aquesta tècnica, i que va contribuir a realitzar els primers passos d'aquest estudi.
El desenvolupament de DIPA-CRISPR obre la porta perquè en un futur es pugui editar el genoma d'altres artròpodes utilitzant un enfocament similar. Aquests inclouen plagues agrícoles i mèdiques com àcars i paparres, i importants recursos pesquers com gambetes i crancs.
Aquest treball ha estat finançat per JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, el Ministeri d'Innovació i Competitivitat d'Espanya, el CSIC i l'Associació Nacional d'Empreses de Sanitat Ambiental (ANECPLA), entre d'altres.
Article referenciat: Yu Shirai Y., Piulachs M-D., Belles X., Daimon T., DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing; Cell Reports Methods, 2022; DOI: https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2022.100215