Pengeditan gen CRISPR sekarang dimungkinkan pada kecoak

Kartun CRISPR pada kecoak. Kredit: Shirai et al./Metode Pelaporan Sel

Menurut sebuah makalah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Metode Pelaporan Sel Melalui Cell Press pada 16 Mei^kamuPada tahun 2022, para peneliti menciptakan teknologi CRISPR-Cas9 untuk memungkinkan pengeditan gen pada kecoak. Prosedur CRISPR (DIPA-CRISPR) langsung dan efektif melibatkan penyuntikan zat ke betina dewasa di mana telur tumbuh daripada embrio itu sendiri.

“Dalam arti, para peneliti serangga dibebaskan dari ketidaknyamanan menyuntikkan telur,” kata penulis studi senior Takaaki Daimon dari Universitas Kyoto. Kita sekarang dapat memodifikasi genom serangga dengan lebih bebas dan atas kemauan kita sendiri. Pada prinsipnya, metode ini harus bekerja untuk lebih dari 90% spesies serangga.”

Metode penyuntingan gen serangga saat ini biasanya memerlukan injeksi mikro bahan ke dalam embrio awal, sangat membatasi penerapannya pada banyak spesies. Misalnya, penelitian sebelumnya belum menyelidiki manipulasi genetik kecoak karena sistem reproduksinya yang unik. Selain itu, penyuntingan gen serangga seringkali membutuhkan peralatan yang mahal, pengaturan eksperimental khusus untuk setiap spesies, dan personel laboratorium yang sangat terampil. “Masalah dengan metode konvensional ini telah mengganggu para peneliti yang ingin melakukan pengeditan genom pada berbagai spesies serangga,” kata Damon.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, Damon dan rekan-rekannya menyuntikkan Cas9 ribonucleoproteins (RNPs) ke dalam rongga tubuh utama jangkrik betina dewasa untuk memperkenalkan mutasi genetik ke dalam sel telur yang sedang berkembang. Hasilnya menunjukkan bahwa efisiensi penyuntingan gen – proporsi individu yang dimodifikasi dari jumlah total individu yang ditetaskan – bisa mencapai 22%. Pada kumbang tepung merah, DIPA-CRISPR mencapai efisiensi lebih dari 50%. Selain itu, para peneliti menghasilkan kumbang genetik yang mematikan dengan menyuntikkan oligonukleotida untai tunggal dan Cas9 RNPs, tetapi efisiensinya rendah dan harus ditingkatkan lebih lanjut.

Penerapan DIPA-CRISPR yang berhasil pada dua spesies yang jauh secara evolusioner menunjukkan penggunaannya secara luas. Namun pendekatan ini tidak secara langsung dapat diterapkan pada semua jenis serangga, termasuk lalat buah. Selain itu, percobaan telah menunjukkan bahwa faktor terpenting untuk sukses adalah tahap penyuntikan betina dewasa. Akibatnya, DIPA-CRISPR membutuhkan pengetahuan yang baik tentang perkembangan ovarium. Ini dapat menjadi tantangan pada beberapa spesies, karena sejarah hidup yang bervariasi dan strategi reproduksi serangga.

Terlepas dari keterbatasan ini, DIPA-CRISPR dapat diakses, sangat praktis, dan mudah diimplementasikan di laboratorium, memperluas aplikasi pengeditan gen ke berbagai spesies serangga model dan non-model. Teknologi ini membutuhkan peralatan minimal untuk menyuntik orang dewasa, dan hanya dua komponen – protein Cas9 dan satu pemandu[{” attribute=””>RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.

“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”

Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215

This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.