Un opossum albinos prouve que CRISPR fonctionne aussi pour les marsupiaux

Riken

Souris : vérifier. Lézards : vérifier. Calmar : vérifier. Marsupiaux… vérifier.

CRISPR a été utilisé pour modifier les gènes des tomates, des humains et à peu près tout le reste. En raison de leur biologie reproductive unique et de leur rareté relative en laboratoire, cependant, les marsupiaux avaient échappé à la ruée vers CRISPR – jusqu'à présent.

Une équipe de chercheurs de l'Institut japonais RIKEN, un centre de recherche national, a utilisé la technologie pour éditer les gènes d'une espèce d'opossum d'Amérique du Sud. Les résultats ont été décrits dans un Nouveau étudier paru aujourd'hui dans Current Biology. La capacité de modifier les génomes marsupiaux pourrait aider les biologistes à en savoir plus sur les animaux et à les utiliser pour étudier les réponses immunitaires, la biologie du développement et même des maladies comme le mélanome.

Je suis très excité de voir ce papier. C'est un accomplissement que je ne pensais pas qu'il se produirait peut-être de mon vivant, dit Jean VandeBerg , un généticien de l'Université du Texas Rio Grande Valley, qui n'a pas participé à l'étude.

Les difficultés de modifier génétiquement les marsupiaux avaient moins à voir avec CRISPR qu'avec les subtilités de la biologie reproductive des marsupiaux, dit Hiroshi Kiyonari , l'auteur principal de la nouvelle étude.

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Alors que les kangourous et les koalas sont plus connus, les chercheurs qui étudient les marsupiaux utilisent souvent des opossums dans des expériences en laboratoire, car ils sont plus petits et plus faciles à entretenir. Les opossums gris à queue courte, les espèces utilisées dans l'étude, sont apparentés aux opossums nord-américains à face blanche, mais ils sont plus petits et n'ont pas de poche.

Les chercheurs du RIKEN ont utilisé CRISPR pour supprimer ou éliminer un gène qui code pour la production de pigments. Cibler ce gène signifiait que si les expériences fonctionnaient, les résultats seraient évidents en un coup d'œil : les opossums seraient albinos si les deux copies du gène étaient éliminées, et marbrées, ou mosaïques, si une seule copie était supprimée.

La portée résultante comprenait un opossum albinos et un opossum mosaïque (photo ci-dessus). Les chercheurs ont également élevé les deux, ce qui a donné une portée d'opossums entièrement albinos, montrant que la coloration était un trait génétique héréditaire.

Les chercheurs ont dû franchir quelques obstacles pour modifier le génome de l'opossum. Tout d'abord, ils devaient déterminer le moment des injections d'hormones pour préparer les animaux à la gestation. L'autre défi était que les œufs de marsupiaux développaient une couche épaisse autour d'eux, appelée coquille mucoïde, peu de temps après la fécondation. Cela rend plus difficile l'injection du traitement CRISPR dans les cellules. Lors de leurs premières tentatives, les aiguilles ne pénétraient pas dans les cellules ou les endommageaient, de sorte que les embryons ne pouvaient pas survivre, explique Kiyonari.

Les chercheurs ont réalisé qu'il serait beaucoup plus facile de faire l'injection à un stade plus précoce, avant que le revêtement autour de l'œuf ne devienne trop dur. En changeant le moment où les lumières s'éteignaient dans les laboratoires, les chercheurs ont fait en sorte que les opossums s'accouplent plus tard dans la soirée afin que les œufs soient prêts à travailler le matin, environ un jour et demi plus tard.

Les chercheurs ont ensuite utilisé un outil appelé perceuse piézoélectrique, qui utilise une charge électrique pour pénétrer plus facilement la membrane. Cela les a aidés à injecter les cellules sans les endommager.

Je pense que c'est un résultat incroyable, dit Richard Behringer , généticien à l'Université du Texas. Ils ont montré que cela pouvait être fait. Il est maintenant temps de faire de la biologie, ajoute-t-il.

Les opossums sont utilisés comme animaux de laboratoire depuis les années 1970 et les chercheurs ont tenté de modifier leurs gènes pendant au moins 25 ans, explique VandeBerg, qui a commencé à essayer de créer la première colonie d'opossums de laboratoire en 1978. Ils ont également été le premier marsupial à avoir leur génome entièrement séquencé , en 2007.

Les biologistes comparatifs espèrent que la capacité de modifier génétiquement les opossums les aidera à en savoir plus sur certains des aspects uniques de la biologie marsupiale qui n'ont pas encore été décodés. Nous trouvons des gènes et des génomes marsupiaux que nous n'avons pas, ce qui crée un peu de mystère quant à ce qu'ils font, dit Robert Miller , immunologiste à l'Université du Nouveau-Mexique, qui utilise des opossums dans ses recherches.

La plupart des vertébrés ont deux types de lymphocytes T, l'un des composants du système immunitaire (et les lézards n'en ont qu'un seul type). Mais les marsupiaux, y compris les opossums, ont un troisième type, et les chercheurs ne savent pas exactement ce qu'ils font ni comment ils fonctionnent. Pouvoir retirer les cellules et voir ce qui se passe, ou assommer d'autres parties du système immunitaire, pourrait les aider à comprendre ce que fait cette cellule mystérieuse, dit Miller.

Les opossums sont également utilisés comme modèles pour certaines maladies humaines. Ils font partie des rares mammifères qui mélanome (un cancer de la peau) comme les humains.

Une autre caractéristique intéressante des opossums est qu'ils naissent après seulement 14 jours, comme à peine plus que des boules de cellules avec des avant-bras pour les aider à ramper sur la poitrine de leur mère. Ces petits haricots à la gelée développent alors leurs yeux, leurs membres postérieurs et une bonne partie de leur système immunitaire après leur sortie dans le monde.

Étant donné qu'une grande partie de leur développement se produit après la naissance, étudier et manipuler leur croissance pourrait être beaucoup plus facile que de faire un travail similaire sur d'autres animaux de laboratoire comme les souris. Kiyonari dit que son équipe cherche d'autres moyens de modifier les gènes de l'opossum pour étudier le développement des organes des animaux.

Miller et d'autres chercheurs espèrent que les opossums génétiquement modifiés les aideront à faire de nouvelles découvertes sur la biologie et sur nous-mêmes. Parfois, la biologie comparative révèle ce qui est vraiment important, dit-il. « Les choses que nous avons en commun doivent être fondamentales, et les choses qui sont différentes sont intéressantes.

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