遺伝子編集は実験動物のパンテオンにおけるワムシの役割を高める

ウィン・パリー著

泳ぐ小さなワムシは理想的な研究対象です。 肉眼ではほとんど見えませんが、これらの透明な動物とその内臓は顕微鏡で簡単に見ることができます。 さらに、それらは実験室の文化の中で容易に成長し、科学者に動物界の片隅から他の方法では得られにくい視点を提供します。

しかし、ワムシは多くの研究グループによって1世紀以上にわたって実験的に使用されてきたが、科学者にはこれまでワムシの遺伝学を容易に操作する能力がなかったため、ワムシを使って実行できる実験には厳しい制限が設けられていた。

海洋生物学研究所（MBL）のクリスティン・グリブル氏とデビッド・マーク・ウェルチ氏の共同研究は、遺伝子編集システムCRISPR-Cas9を使用してワムシのゲノムを正確に変更する方法を考案することで、この課題を克服した。 PLOS Biology に記載されている実験では、彼らのチームは 2 つの遺伝子を編集し、遺伝子配列を追加して、ワムシが世代を超えて受け継ぐ変更を生み出しました。

「私たちの方法は、遺伝的に改変されたワムシをかなり迅速に大量に生成するための非常に実用的な方法であることが判明しました」とMBLの上級科学者でジョセフィン・ベイ・ポール比較分子生物学・進化センター所長のマーク・ウェルチ氏は語った。

この進歩は、ワムシを使って老化の生物学、DNA修復メカニズム、その他の基本的な問題を研究している彼の研究室とグリブルズに利益をもたらすだけでなく、「より多くの人がこれらの動物を扱うことを可能にする分野を開くだろう」とマーク・ウェルチ氏は語った。 。

特定の生物（大腸菌、ショウジョウバエ、マウスなど）は、科学者が研究で日常的に使用するモデル生物として確立されています。 しかし、それらを総合すると、生命の多様性を完全に表すには不十分です。

MBLチームは、ワムシをこの遺伝的に扱いやすい生物のグループに加えることを目指している。なぜなら、ワムシは現生動物の祖先と密接な関係を持つ小さな無脊椎動物であり、進化、発達、その他の生物学の側面に重要な視点を提供してくれるからである。

ワムシをモデル生物として開発するには、研究者はこれらの動物のゲノムを微調整する能力を必要とします。 2017年、シカゴ大学のMBL暫定所長メリーナ・ヘイル氏はグリブル氏とマーク・ウェルチ氏に、CRISPR-Cas9を使用した方法を考案するための資金を提供した。 より多様なモデル生物を培養するという目標は、後に MBL の新しい研究生物イニシアチブとして正式なものになりました。

現在、研究で広く使用されている CRISPR-Cas9 は、DNA 内で正確な切断を行い、研究者はこれを使用して遺伝子を停止または変更します。 ただし、まず、CRISPR システムを動物に導入する必要があります。

おがくずほどの大きさの細かい斑点が水中を飛び回るワムシは、非常に困難なターゲットになります。 動物を動かさないように何度も試みたが失敗した後、筆頭著者で、当時MBLの博士研究員だった海陽馮氏は解決策を考案した。動物を高粘度の溶液に浸し、低レベルの麻酔薬を投与することで、動物をつかみ取れるほど速度を落とした。中空の針を通して軽く吸引しながら、一度に 1 つずつ行います。

この動物（常にメス）を所定の位置に置き、卵に栄養を供給する体の部分に遺伝子編集システムを注入した。 これらの卵から孵化した子孫は突然変異を持ち、それが子孫に受け継がれました。

このようにして、研究チームは動物の発育に重要な遺伝子であるvasaを不活性化し、数世代後にワムシの繁殖を停止させた。 2番目の遺伝子mlh3をオフにすることで、ワムシが雄の子孫を産むのを阻止した。 そして最後に、「停止」命令を含む遺伝コードのセクションをmlh3に追加することで、同じ効果を達成しました。

両研究者は、CRISPR ベースの方法を使用して、ワムシの遺伝子を改変して独自の研究を行うつもりです。 MBL の准科学者であるグリブル氏は、母親の年齢が子供の形質にどのような影響を与えるかを調査する研究の一環として、細胞のエネルギー生成成分であるミトコンドリアの役割を研究しています。 新しいアプローチにより、ミトコンドリアにタグを付けたり、ミトコンドリアを変更したりできるようになる。 一方、マーク・ウェルチ教授は、DNAの損傷をどのように修復するかなど、あるワムシ種が完全に乾燥した後に復活する能力の背後にある分子機構を調査するためにこれを使用する予定である。