“基因剪刀”可编辑蟑螂

这项简单有效的技术被命名为“直接亲本”CRISPR（DIPA-CRISPR）。该技术将材料注入卵子正在发育的成年雌性体内，而不是注入胚胎本身。

论文通讯作者、日本京都大学的Takaaki Daimon说，“我们现在可以更自由地编辑昆虫基因组。原则上，这种方法应适用于90%以上的昆虫种类。”

目前，昆虫基因编辑方法通常需要将材料注射到早期胚胎中，这严重限制了其在许多物种中的应用。例如，由于蟑螂独特的生殖系统，过去研究未能实现对它们的基因操作。此外，昆虫基因编辑通常需要昂贵的设备、针对每个物种的特定实验装置和具备高技能的实验室人员。

为此，Daimon与合作者将Cas9核糖核蛋白（RNPs）注射到成年雌性蟑螂主体腔中，使发育中的卵细胞发生遗传突变。结果表明，基因编辑效率高达22%。在赤拟谷盗中，效率则达到50%以上。此外，研究人员通过联合注射单链寡核苷酸和Cas9 RNPs，产生了甲虫基因敲入，但效率较低，有待进一步提高。

研究人员认为，DIPA-CRISPR在两个进化距离较远的物种上的成功应用显示了其广泛应用的潜力。但这种方法并不直接适用于包括果蝇在内的所有昆虫。

此外，实验表明，成功与否最关键的因素是被注射的成年雌性昆虫。因此，人们需要对昆虫卵巢发育情况有很深入的了解。

尽管存在这些限制，DIPA-CRISPR仍是高度实用的，并且可以很容易地在实验室实施，进而将基因编辑应用扩展到广泛的模型和非模型昆虫物种中。该技术只需要小型设备，而且只需要Cas9蛋白和单导RNA两种成分，极大简化了基因编辑程序。此外，商业化的标准Cas9可以用于成年昆虫注射，省去了费时的蛋白质定制工程。

“通过改善DIPA-CRISPR方法使其更有效和通用，我们或许能够对几乎所有150万种昆虫进行基因组编辑，从而开创了一个可以充分利用昆虫神奇生物功能的未来。”Daimon说，“原则上可以使用类似的方法编辑其他节肢动物基因组，包括农业和医疗有害生物，如螨和蜱，以及重要的渔业资源，如虾和蟹。”（冯维维）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2022.100215