CRISPR ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹಲ್ಲಿಯಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಯಶಸ್ವಿ ಜೀನ್ ಎಡಿಟಿಂಗ್

ಹಲ್ಲಿಯಲ್ಲಿನ ಆನುವಂಶಿಕ ಕುಶಲತೆಯ ಈ ಮೊದಲ ಪ್ರಕರಣವು ಸರೀಸೃಪ ವಿಕಸನ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುವ ಮಾದರಿ ಜೀವಿಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಿದೆ.

CRISPR-Cas9 ಅಥವಾ ಸರಳವಾಗಿ CRISPR ಅನನ್ಯ, ವೇಗದ ಮತ್ತು ಅಗ್ಗವಾಗಿದೆ ಜೀನ್ ಎಡಿಟಿಂಗ್ ಟೂಲ್ ಅನ್ನು ಅಳಿಸುವ, ಸೇರಿಸುವ ಅಥವಾ ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಜೀನೋಮ್‌ನ ಸಂಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಡಿಎನ್ಎ. CRISPR ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತ ರೂಪವು 'ಕ್ಲಸ್ಟರ್ಡ್ ರೆಗ್ಯುಲರ್ಲಿ ಇಂಟರ್-ಸ್ಪೇಸ್ಡ್ ಪಾಲಿಂಡ್ರೊಮಿಕ್ ರಿಪೀಟ್ಸ್' ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಉಪಕರಣವು ಸಂಪಾದನೆಗಾಗಿ ಬಳಸಲಾದ ಹಿಂದಿನ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಸರಳವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿದೆ ಡಿಎನ್ಎ.

CRISPR-Cas9 ಉಪಕರಣವು ಜೀವಿಗಳನ್ನು ಝೈಗೋಟ್ (ಒಂದು-ಕೋಶ) ಹಂತದಲ್ಲಿ ಚುಚ್ಚುಮದ್ದು ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು (a) Cas9 ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಡಿಎನ್‌ಎ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ 'ಕತ್ತರಿ'ಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಡಿಎನ್‌ಎಯ ಭಾಗವನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಅಳಿಸಬಹುದು, (ಬಿ) ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ಆರ್‌ಎನ್‌ಎ - ಈ ಅನುಕ್ರಮ ಗುರಿ ಜೀನ್‌ಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗೆ Cas9 ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಗುರಿಯ ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಒಮ್ಮೆ ಡಿಎನ್‌ಎಯ ಗುರಿಯ ವಿಭಾಗವನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಿದ ನಂತರ, ಜೀವಕೋಶದ ಡಿಎನ್‌ಎ ರಿಪೇರಿ ಯಂತ್ರಗಳು ಉಳಿದ ಸ್ಟ್ರಾಂಡ್‌ಗೆ ಮರು-ಸೇರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಉದ್ದೇಶಿತ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಮೌನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅಥವಾ ಹೋಮಾಲಜಿ ಡೈರೆಕ್ಟ್ ರಿಪೇರಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ ಡಿಎನ್‌ಎ ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಜೀನ್ ಅನ್ನು 'ಸರಿಪಡಿಸಬಹುದು'. ಹೀಗಾಗಿ, CRISPR-Cas9 ಉಪಕರಣವು ಚುಚ್ಚುಮದ್ದಿನ ಮೂಲಕ ಆನುವಂಶಿಕ ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ ಜೀನ್-ಸಂಪಾದನೆ ಏಕಕೋಶೀಯ ಫಲವತ್ತಾದ ಮೊಟ್ಟೆಯೊಳಗೆ ಪರಿಹಾರಗಳು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಎಲ್ಲಾ ನಂತರದ ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಆನುವಂಶಿಕ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು (ಮ್ಯುಟೇಶನ್) ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ, ಅದು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಜೀನ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.

CRISPR-Cas9 ಅನ್ನು ಮೀನು, ಪಕ್ಷಿಗಳು ಮತ್ತು ಸಸ್ತನಿಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ಅನೇಕ ಜಾತಿಗಳಲ್ಲಿ ವಾಡಿಕೆಯಂತೆ ಬಳಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಇದುವರೆಗೆ ಸರೀಸೃಪಗಳನ್ನು ತಳೀಯವಾಗಿ ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿಲ್ಲ. ಇದು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಎರಡು ಅಡೆತಡೆಗಳಿಂದಾಗಿ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಹೆಣ್ಣು ಸರೀಸೃಪಗಳು ತಮ್ಮ ಅಂಡಾಣುದಲ್ಲಿ ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ವೀರ್ಯವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಫಲೀಕರಣದ ನಿಖರವಾದ ಸಮಯವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ಸರೀಸೃಪಗಳ ಮೊಟ್ಟೆಗಳ ಶರೀರಶಾಸ್ತ್ರವು ಬಗ್ಗುವ ಮೊಟ್ಟೆಯ ಚಿಪ್ಪುಗಳಂತಹ ಅನೇಕ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಒಳಗೆ ಯಾವುದೇ ಗಾಳಿಯ ಸ್ಥಳವಿಲ್ಲದೆ ದುರ್ಬಲತೆ ಛಿದ್ರ ಅಥವಾ ಹಾನಿಯಾಗದಂತೆ ಭ್ರೂಣಗಳನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ.

ನಲ್ಲಿ ಅಪ್ಲೋಡ್ ಮಾಡಿದ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ಬಯೋಆರ್ಕ್ಸಿವ್ on March 31, 2019 researchers have reported development and testing of a way to use CRISPR-Cas9 ಜೀನ್ ಸಂಪಾದನೆ in reptiles for the first time. The reptile species chosen in the study was a tropical ಹಲ್ಲಿ ಎಂಬ ಅನೋಲಿಸ್ ಸಗ್ರೀ ಅಥವಾ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೆರಿಬಿಯನ್‌ನಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಹರಡಿರುವ ಕಂದು ಅನೋಲ್. ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಹಲ್ಲಿಗಳನ್ನು ಅಮೇರಿಕಾದ ಫ್ಲೋರಿಡಾದ ಕಾಡು ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಭೇದವು ಅದರ ಚಿಕಣಿ ಗಾತ್ರ, ದೀರ್ಘ ಸಂತಾನವೃದ್ಧಿ ಋತು ಮತ್ತು ಎರಡು ತಲೆಮಾರುಗಳ ನಡುವಿನ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಸರಾಸರಿ ಸಮಯದಿಂದಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

ಸರೀಸೃಪಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು, ಸಂಶೋಧಕರು CRISPR ಘಟಕಗಳನ್ನು ಅಪಕ್ವವಾದ ಫಲವತ್ತಾಗಿಸದ ಮೊಟ್ಟೆಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಚುಚ್ಚುಮದ್ದು ಮಾಡಿದರು, ಆದರೆ ಫಲೀಕರಣದ ಮೊದಲು ಮೊಟ್ಟೆಗಳು ಹೆಣ್ಣು ಹಲ್ಲಿಗಳ ಅಂಡಾಶಯದಲ್ಲಿವೆ. ಹಲ್ಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಚರ್ಮದ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಟೈರೋಸಿನೇಸ್ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಅವರು ಗುರಿಯಾಗಿಸಿಕೊಂಡರು ಮತ್ತು ಈ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದರೆ ಹಲ್ಲಿ ಅಲ್ಬಿನೋ ಆಗಿ ಜನಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಪಿಗ್ಮೆಂಟೇಶನ್ ಫಿನೋಟೈಪ್ ಟೈರೋಸಿನೇಸ್ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಚುಚ್ಚುಮದ್ದಿನ ಮೊಟ್ಟೆಗಳು ನಂತರ ಹೆಣ್ಣಿನೊಳಗೆ ಪಕ್ವವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ತರುವಾಯ ಪರಿಚಯಿಸಲಾದ ಪುರುಷ ಅಥವಾ ಶೇಖರಿಸಿದ ವೀರ್ಯದೊಂದಿಗೆ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಫಲವತ್ತಾಗುತ್ತವೆ.

As a result, four albino lizards were born few weeks later confirming that gene tyrosinase was deactivated and the ಜೀನ್ ಸಂಪಾದನೆ process was successful. Since the offspring contained edited gene from both parents it was clear that CRISPR components remained active much longer in mother’s immature oocyte and post fertilization it mutated paternal genes. Thus, mutant albino lizards exhibited manipulated tyrosinase in genes inherited from both mother and father as albinism is a trait inherited from both parents.

ತಳೀಯವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ ಸರೀಸೃಪಗಳನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಮೊದಲ ಅಧ್ಯಯನ ಇದಾಗಿದೆ. ಸಂಶೋಧನೆಯು ಹಾವುಗಳಂತಹ ಇತರ ಹಲ್ಲಿ ಜಾತಿಗಳಲ್ಲಿ ಇದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು, ಇದಕ್ಕಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ವಿಧಾನಗಳು ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ವಿಫಲವಾಗಿವೆ. ಈ ಕೆಲಸವು ಸರೀಸೃಪ ವಿಕಾಸ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

***

{ಈ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಪೀರ್ ವಿಮರ್ಶೆಗಾಗಿ ಸಲ್ಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಿಸಿದ ಮೂಲ(ಗಳ) ಪಟ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ಕೆಳಗೆ ನೀಡಲಾದ DOI ಲಿಂಕ್ ಅನ್ನು ಕ್ಲಿಕ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ನೀವು ಪ್ರಿಪ್ರಿಂಟ್ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಓದಬಹುದು}

ಮೂಲಗಳು)

Rasys AM et al. 2019. Preprint. CRISPR-Cas9 ಜೀನ್ ಎಡಿಟಿಂಗ್ in Lizards Through Microinjection of Unfertilized Oocytes. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446