了解世界上第一种带有基因编辑的爬行动物：白化蜥蜴和食指差不多大。研究人员使用CRISPR-Cas9制造蜥蜴，提供了主要动物模型之外的基因编辑技术。在8月27日发表在《细胞报告》杂志上的一项研究中，研究人员表明，蜥蜴可以成功地将基因编辑的白化病等位基因传递给后代。
对应作者Doug Menke表示：“长期以来，我们一直在尝试研究如何修饰爬行动物的基因组，操纵爬行动物体内的基因，但始终坚持在主模型系统中进行基因编辑的模式。佐治亚大学副教授。“我们想通过探索变色龙来研究基因调控的进化，因为它们在加勒比群岛经历了一系列物种形成事件，就像达尔文的加拉帕戈斯鸟类一样。”
大多数模型系统的基因编辑方法是将CRISPR-Cas9基因编辑试剂注入新鲜受精卵或单细胞受精卵中。但这项技术不能应用于爬行动物，Menke说，因为蜥蜴有内部受精，受精时间无法预测。从雌性蜥蜴身上分离出的单细胞胚胎也很难转移，这使得几乎不可能操纵外部蜥蜴。
但是门克和他的研究小组注意到，卵巢上方的透明膜使他们能够看到所有正在发育的卵子，包括哪些卵子将排卵然后受精。他们决定将CRISPR试剂注射到卵巢中未受精的卵子中，看看CRISPR是否还能起作用。
“因为我们注射的是未受精的卵子，我们认为只能编辑从母亲那里遗传的等位基因。男性DNA不在这些未受精的卵母细胞中，”门克说。“我们要等蜥蜴孵化三个月，所以这有点像慢动作基因编辑。但事实证明，当我们进行这一程序时，我们产生的大约一半突变蜥蜴具有基因编辑事件的母系等位基因和父系等位基因。”
这表明CRISPR成分在未受精卵中保持活性几天甚至几周。在筛选后代后，研究人员发现大约6%到9%的卵母细胞(取决于它们的大小)会产生带有基因编辑事件的后代。
Menke说：“与一个可以将效率提高80%甚至更多的非常成熟的模型系统相比，6%似乎非常低，但之前没有人能够在任何爬行动物身上执行这些操作。“目前还没有一大群发育遗传学家研究爬行动物，所以我们希望开发尚未开发的令人兴奋的功能生物学。”
Menke说，他的团队制作蜥蜴白化病有两个原因，而不是编辑其他功能。首先，当酪氨酸酶白化病基因被敲除时，会导致色素沉着的丧失，而不会杀死动物。其次，由于白化病患者往往存在视力问题，研究人员希望以蜥蜴为模型，研究这种基因的缺失如何影响视网膜的发育。
“人类和其他灵长类动物的眼睛中有一个特征，叫做中央凹，它是视网膜中的一个坑状结构，对于高灵敏度视觉非常重要。中央凹不存在于主模型系统中，但存在于变色龙中，例如，它们以高灵敏度和锋利度捕食昆虫，”Menke说。
Menke说，研究爬行动物的基因功能为探索未成熟动物模型的最佳发育提供了新的机会。最终，这种基因编辑技术可以被翻译成其他动物。
“我们永远不知道下一个重大洞见将来自哪里。如果我们甚至不能研究基因在一大群动物中是如何发挥作用的，那么我们就不能知道我们是否已经探索了所有可以探索的东西。动物基因功能领域，”门克说。“如果我们花时间研究基因编辑的方法，每个物种无疑都会告诉我们。”