Une équipe du Laboratoire de Biologie Maritime (MBL) a réalisé le premier knockout génétique chez un céphalopode en utilisant le calmar Doryteuthis pealeii, un organisme de recherche d'une value exceptionnelle en biologie depuis près d'un siècle. L'étude d'étape, dirigée par Joshua Rosenthal, scientifique senior MBL et Karen Crawford, scientifique MBL Whitman, est publiée dans le numéro du 30 juillet de Existing Biology.




L'équipe a utilisé l'édition du génome CRISPR-Cas9 pour éliminer un gène de pigmentation dans les embryons de calmar, ce qui a éliminé la pigmentation de l'œil et des cellules de la peau (chromatophores) avec une grande efficacité.

Premier knock-out génétique chez un céphalopode

«Il s'agit d'une première étape cruciale vers la capacité à éliminer - et à assommer - les gènes des céphalopodes pour répondre à une foule de issues biologiques», dit Rosenthal.

Les céphalopodes (calmar, poulpe et seiche) ont le moreover grand cerveau de tous les invertébrés, un système nerveux distribué able de camouflage instantané et de comportements sophistiqués, un strategy corporel unique et la capacité de recoder en profondeur leurs propres informations génétiques dans l'ARN messager, ainsi que d'autres caractéristiques distinctives. Ceux-ci ouvrent de nombreuses voies d'étude et ont des apps dans un big éventail de domaines, de l'évolution et du développement à la médecine, à la robotique, à la science des matériaux et à l'intelligence artificielle.



La capacité de neutraliser un gène pour tester sa fonction est une étape importante dans le développement des céphalopodes en tant qu'organismes génétiquement traitables pour la recherche biologique, augmentant la poignée d'espèces qui dominent actuellement les études génétiques, telles que les mouches des fruits, le poisson zèbre et les souris.

C'est également une étape nécessaire pour avoir la capacité de frapper des gènes qui facilitent la recherche, tels que les gènes qui codent pour des protéines fluorescentes qui peuvent être imagées pour suivre l'activité neuronale ou d'autres processus dynamiques.

«CRISPR-Cas9 a très bien fonctionné dans Doryteuthis il a été étonnamment efficace», dit Rosenthal. Beaucoup as well as difficile a été de livrer le système CRISPR-Cas dans l'embryon de calmar unicellulaire, qui est entouré d'une couche externe extrêmement résistante, puis d'élever l'embryon par éclosion. L'équipe a développé des micro-ciseaux pour couper la surface de l'œuf et une aiguille de quartz biseautée pour acheminer les réactifs CRISPR-Cas9 à travers le clip.

Des études avec Doryteuthis pealeii ont conduit à des avancées fondamentales en neurobiologie, à commencer par la description du potentiel d'action (impulsion nerveuse) dans les années 1950, une découverte pour laquelle Alan Hodgkin et Andrew Huxley sont devenus lauréats du prix Nobel en 1963. Pendant des décennies, D. pealeii a dessiné des neurobiologistes du monde entier au MBL, qui collecte les calmars des eaux locales.

Récemment, Rosenthal et ses collègues ont découvert un recodage étendu de l'ARNm dans le système nerveux de Doryteuthis et d'autres céphalopodes. Cette recherche est en cours de développement pour des apps biomédicales potentielles, telles que la thérapie de gestion de la douleur.

Cependant, D. pealeii n'est pas une espèce idéale pour se développer en tant qu'organisme de recherche génétique. Il est grand et prend beaucoup d'espace dans le réservoir et, in addition critical encore, personne n'a été en mesure de le cultiver à travers plusieurs générations dans le laboratoire.

Pour ces raisons, le prochain objectif du programme MBL Cephalopod est de transférer la nouvelle technologie knockout à une espèce de céphalopode furthermore petite, Euprymna berryi (le calmar colibri bobtail), qui est relativement facile à cultiver pour produire des souches génétiques.