Un equipo del Laboratorio de Biología Marina MBL ha logrado la primera eliminación genética en un cefalópodo utilizando el calamar Doryteuthis pealeii , un organismo de investigación excepcionalmente importante en biología durante casi un siglo. El estudio histórico, dirigido por el científico senior de MBL Joshua Rosenthal y la científica de MBL Whitman Karen Crawford, aparece en la edición del 30 de julio de Biología actual .
El equipo utilizó la edición del genoma CRISPR-Cas9 para eliminar un gen de pigmentación en embriones de calamar, que eliminó la pigmentación en el ojo y en las células de la piel cromatóforos con alta eficiencia.
"Este es un primer paso fundamental hacia la capacidad de eliminar, y bloquear, genes en cefalópodos para abordar una serie de preguntas biológicas", dice Rosenthal.
Los cefalópodos calamares, pulpos y sepias tienen el cerebro más grande de todos los invertebrados, un sistema nervioso distribuido capaz de camuflarse instantáneamente y comportamientos sofisticados, un plan corporal único y la capacidad de recodificar extensamente su propia información genética dentro del ARN mensajero, junto concon otras características distintivas. Estas abren muchas vías de estudio y tienen aplicaciones en una amplia gama de campos, desde la evolución y el desarrollo, hasta la medicina, la robótica, la ciencia de los materiales y la inteligencia artificial.
La capacidad de anular un gen para probar su función es un paso importante en el desarrollo de cefalópodos como organismos genéticamente manejables para la investigación biológica, aumentando el puñado de especies que actualmente dominan los estudios genéticos, como moscas de la fruta, pez cebra y ratones.
También es un paso necesario para tener la capacidad de incorporar genes que faciliten la investigación, como los genes que codifican proteínas fluorescentes que pueden tomar imágenes para rastrear la actividad neuronal u otros procesos dinámicos.
"CRISPR-Cas9 funcionó muy bien en Doryteuthis ; fue sorprendentemente eficiente ", dice Rosenthal. Mucho más desafiante fue introducir el sistema CRISPR-Cas en el embrión de calamar unicelular, que está rodeado por una capa exterior extremadamente resistente, y luego criar el embrión a través de la eclosión. El equipodesarrolló micro-tijeras para recortar la superficie del huevo y una aguja de cuarzo biselada para administrar los reactivos CRISPR-Cas9 a través del clip.
Estudios con Doryteuthis pealeii han llevado a avances fundamentales en neurobiología, comenzando con la descripción del potencial de acción impulso nervioso en la década de 1950, un descubrimiento por el que Alan Hodgkin y Andrew Huxley se convirtieron en premios Nobel en 1963. Durante décadas D. Pealeii ha atraído a neurobiólogos de todo el mundo al MBL, que recolecta el calamar de las aguas locales.
Recientemente, Rosenthal y sus colegas descubrieron una recodificación extensa de ARNm en el sistema nervioso de Doryteuthis y otros cefalópodos. Esta investigación está en desarrollo para posibles aplicaciones biomédicas, como la terapia para el manejo del dolor.
D. Pealeii Sin embargo, no es una especie ideal para desarrollar como organismo de investigación genética. Es grande y ocupa mucho espacio en el tanque y, lo que es más importante, nadie ha podido cultivarlo a través de varias generaciones en el laboratorio.
Por estas razones, el próximo objetivo del Programa de cefalópodos MBL es transferir la nueva tecnología de eliminación a una especie de cefalópodo más pequeña, Euprymna berryi el calamar de cola de colibrí, que es relativamente fácil de cultivar para producir cepas genéticas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de Biología Marina . Original escrito por Diana Kenney. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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