크리스퍼

Sep 02, 2023

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작고 헤엄치는 로티퍼는 많은 부분이 이상적인 연구 대상이 됩니다. 육안으로는 거의 보이지 않지만 이 투명한 동물과 내장은 현미경으로 쉽게 볼 수 있습니다. 더욱이, 그들은 실험실 배양에서 쉽게 자라며 과학자들에게 동물계의 한 구석에서 얻기 어려운 관점을 제공합니다.

그러나 로티퍼는 많은 연구 그룹에서 100년 이상 실험적으로 사용되어 왔지만 지금까지 과학자들은 로티퍼의 유전적 특성을 쉽게 조작할 수 있는 능력이 부족하여 이 동물을 대상으로 실행할 수 있는 실험에 엄격한 제한을 두었습니다.

MBL(해양 생물학 연구소)의 Kristin Gribble과 David Mark Welch의 공동 노력은 유전자 편집 시스템 CRISPR-Cas9를 사용하여 로티퍼의 게놈을 정확하게 변경하는 방법을 고안함으로써 이러한 문제를 극복했습니다. PLOS Biology에 설명된 실험에서 그들의 팀은 두 개의 유전자를 편집하고 유전자 서열을 추가하여 로티퍼가 여러 세대에 걸쳐 전달하는 변화를 생성했습니다.

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MBL의 선임 과학자이자 조세핀 베이 폴 비교 분자생물학 및 진화 센터의 소장인 마크 웰치(Mark Welch)는 “우리의 방법은 유전자 변형 로티퍼를 상당히 빠르게 대량으로 생성할 수 있는 매우 실용적인 방법임이 밝혀졌습니다.”라고 말했습니다.

이러한 발전은 그의 연구실과 로티퍼를 사용하여 노화 생물학, DNA 복구 메커니즘 및 기타 근본적인 질문을 연구하는 Gribble의 연구실에 도움이 될 뿐만 아니라 "더 많은 사람들이 이 동물을 연구할 수 있는 분야를 열 것"이라고 Mark Welch는 말했습니다. .

예를 들어 대장균, 초파리, 생쥐와 같은 특정 생물은 과학자들이 연구에 일상적으로 사용하는 모델 유기체로 잘 자리 잡았습니다. 그러나 종합해보면, 그것들은 삶의 다양성 전체를 적절하게 표현하지 못합니다.

MBL 팀은 유전적으로 다루기 쉬운 유기체 그룹에 로티퍼를 추가하는 것을 목표로 하고 있습니다. 왜냐하면 로티퍼는 현대 동물의 조상과 밀접한 관련이 있는 작은 무척추동물로서 진화, 발달 및 기타 생물학 측면에 대한 중요한 관점을 제공하기 때문입니다.

모델 유기체로 로티퍼를 개발하려면 연구자들은 이러한 동물의 게놈을 조정할 수 있는 능력이 필요합니다. 2017년 시카고 대학의 MBL 임시 이사 Melina Hale은 Gribble과 Mark Welch에게 CRISPR-Cas9를 사용하여 그렇게 하는 방법을 고안하기 위한 자금을 제공했습니다. 더 다양한 모델 유기체를 배양하려는 목표는 나중에 MBL의 새로운 연구 유기체 이니셔티브로 공식화되었습니다.

현재 연구에 널리 사용되는 CRISPR-Cas9는 연구자들이 유전자를 차단하거나 변경하는 데 사용하는 DNA 내에서 정밀한 절단을 수행합니다. 그러나 먼저 CRISPR 시스템을 동물에 도입해야 합니다.

물 속에서 날아다니는 미세한 톱밥 크기의 반점인 로티퍼는 유난히 까다로운 목표물이 됩니다. 그들을 붙잡으려는 여러 번의 시도가 실패한 후, 당시 MBL의 박사후 연구원이었던 제1저자 Haiyang Feng은 해결책을 고안했습니다. 그들을 고점도 용액에 담그고 낮은 수준의 마취제를 투여함으로써 그는 동물의 속도를 늦춰서 동물을 붙잡을 수 있을 만큼 느리게 만들었습니다. 속이 빈 바늘을 통해 가볍게 흡입하여 한 번에 하나씩.

항상 암컷인 동물의 몸에 알에 영양분을 공급하는 부분에 유전자 편집 시스템을 주입했습니다. 이 알에서 부화한 자손은 돌연변이를 갖고 자손에게 물려주었습니다.

이러한 방식으로 연구팀은 동물 발달에 중요한 유전자인 vasa를 비활성화하여 몇 세대 후에 로티퍼의 번식을 중단하게 했습니다. 그들은 두 번째 유전자인 mlh3를 꺼서 로티퍼가 수컷 자손을 낳는 것을 막았습니다. 그리고 마지막으로 "중지" 명령이 포함된 유전 코드 섹션을 mlh3에 추가하여 동일한 효과를 얻었습니다.