CRISPR впервые использован для генетического редактирования кораллов

Исследователи из Стэнфордского университета и их коллеги сообщают, что инструмент генного редактирования CRISPR-Cas9 может стать мощным ресурсом для биологов, изучающих кораллы. Это первое доказательство работоспособности метода на этих организмах.

Ведущий автор исследования Филипп Кливс, PhD, Стэнфордский университет. Старшие авторы — Джон Прингл (Стэнфорд) и Михаил Мац (Техасский университет в Остине). Исследование опубликовано 23 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проблема: обесцвечивание кораллов

С конца 1990-х годов коралловые рифы страдают от масштабного обесцвечивания — процесса, при котором повышение температуры океана убивает симбиотические водоросли, делая кораллы белыми и повреждая всю экосистему рифа.

До сих пор не было метода, позволяющего напрямую проверить, какие гены критически важны для выживания кораллов в стрессовых условиях. CRISPR-Cas9, быстрый и эффективный инструмент для редактирования ДНК, может это изменить.

Метод: редактирование во время нереста

Основная сложность работы с кораллами (которые являются животными) — их нечастый нерест. Вид Acropora millepora, использованный в исследовании, размножается всего 1–2 раза в год у Большого Барьерного рифа, ориентируясь на полнолуние.

Исследователи собрали зиготы (оплодотворённые яйцеклетки) в этот узкий временной промежуток и микроинъекцией ввели в них смесь реагентов CRISPR-Cas9, чтобы вызвать целевые мутации.

Результаты: успешное редактирование трёх генов

Учёные нацелились на три гена:

1. Гены красного и зелёного флуоресцентного белка — у них оказалось несколько копий. Редактирование одной копии не погасило свечение полностью, но секвенирование ДНК подтвердило успешное молекулярное редактирование.
2. Фактор роста фибробластов 1a (FGF1a) — ген с одной копией, предположительно участвующий в формировании новых колоний. Секвенирование показало успешное создание мутаций в этом гене.

Эксперимент доказал, что CRISPR-Cas9 может одновременно редактировать несколько похожих генов и эффективно работать с генами в одной копии.

Цель — не «супер-коралл», а понимание

Конечная цель — не создание генетически модифицированных устойчивых «супер-кораллов» для заселения океана (это пока нереально и raises ethical questions).

Главная задача — выяснить базовые механизмы работы кораллов, чтобы информировать будущие природоохранные усилия. Например, обнаружить естественные генетические варианты, повышающие устойчивость к потеплению.

Будущее: «момент, когда нужны все руки на палубе»

Потеряно уже до 27% глобальной экосистемы рифов. Исследование — proof-of-principle, открывающее путь для манипуляций с генами, вовлечёнными в:

• процессы обесцвечивания,
• рост скелета,
• критический симбиоз с водорослями.

«Если мы начнём классифицировать, какие гены важны, мы сможем понять, чем можно помочь сохранению, или хотя бы предсказать будущее. Сейчас действительно захватывающее время для фундаментального биолога, изучающего генетику кораллов», — сказал Кливс.