Knip- en plakwerk in het inktvisgenoom

Annelies Bes

2020-08-03 16:58:17

Karen Crawford Inktvis Doryteuthis pealeii gen knockout resulteert in pigment verlies na gene editing CRISPR Cas9 methode

Voor het eerst is het onderzoekers gelukt om met de CRISPR Cas-techniek het DNA van inktvissen aan te passen. De weekdieren verloren hun karakteristieke bruine spikkels.

Cephalopoden – een groep van inktvissen, octopussen en zeekatten – zijn bijzonder interessant voor wetenschappelijk onderzoek. Zo herbergen ze het meest complexe en grootste brein van alle ongewervelden, zijn het meesters in camouflage en kunnen ze hun messenger-RNA (het genetische materiaal dat een centrale rol speelt in de aanmaak van verschillende eiwitten) aanpassen.

Tot nu toe waren de mogelijkheden in het onderzoek naar deze waterdieren vrij beperkt doordat er nog geen succesvolle manier was om aan hun genetische samenstelling te sleutelen. Een recente wetenschappelijke doorbraak aan de University of Chicago brengt hier verandering in. Met behulp van CRISPR-Cas9, een gene editing-techniek waarmee heel precies in het genoom kan worden geknipt en geplakt, verwijderden wetenschappers met succes een gen dat codeert voor pigmentcellen in Doryteuthis pealeii, een grote inktvissoort. Hun resultaten verschenen vorige week in Current Biology.

Lees meer:

Mozaïek

In het lab injecteerden de onderzoekers het ‘moleculaire knip- en plaksysteem’ in bevruchte D. pealeii-eicellen. Hiermee verwijderden ze een stukje DNA dat codeert voor eiwitten in de pigmentcellen in de huid (chromatoforen) en ogen van het beest. En dat is slim: het succes van het CRISPR Cas-systeem is namelijk goed zichtbaar.

Normaal vertoont de inktvis een prachtig mozaïek van bruine vlekjes. Maar de ‘aangepaste’ nakomelingen verloren deze pigmentatie tot in negentig procent van hun huidcellen. Afhankelijk van het moment van inspuiten, verloren de baby inktvissen in meer of mindere maten hun bruine spikkels. Het injectietijdstip van twee uur na de bevruchting gaf het optimale effect. Een injectie op een later tijdstip zorgde voor kleiner pigmentverlies, en bij een te vroege injectie overleefden er minder embryo’s.

Deze inktvissenDoryteuthis pealeii) verliest zijn pigment na CRISPR-Cas9 behandeling dat helpt knippen en plakken in het genoom
De inkvisjes verliezen hun pigment (bruine spikkels) in meer of mindere maten, afhankelijk van het tijdstip van injectie © Karen Crawford

Het injecteren van CRISPR-Cas onderdelen in de bevruchte eicel was beslist geen eitje. Het eitje is namelijk omgeven door een stevige buitenschil, waar je niet zomaar doorheen prikt. De wetenschappers ontwikkelden een ‘microschaar’ om de buitenkant open te knippen. Vervolgens gingen ze met een splinterdunne Quartz-naald naar binnen om het CRIPSR-pakketje af te leveren.

Kleurrijke dwerg

Toch zullen onderzoekers nu niet massaal met het genoom van Doryteuthis pealeii gaan knutselen. Deze inktvissoort is namelijk niet extreem geschikt voor het onderzoek: het dier eist vanwege zijn formaat veel aquariumruimte op. Ook is het nog niemand gelukt de inktvis meerdere generaties lang te fokken – iets wat belangrijk is om een genetische variant te maken.

Daarom wordt er gekeken naar andere mogelijkheden. Zo hopen de onderzoekers vergelijkbare resultaten te boeken in een makkelijk te kweken, kleurrijke dwerginktvissoort: Euprymna berryi.

De mogelijkheid om genen uit te schakelen in inktvissen biedt hulp om ingewikkelde vraagstukken op te lossen, schrijven de wetenschappers aan het eind van hun artikel. Hoe werkt camouflage precies en welke de rol speelt het brein hierin? Hoe regelen de hersenen het complexe gedrag van cephalopoden? En wat beïnvloedt de ontwikkeling van hun unieke lichaamsbouw? De eerste stappen zijn gezet, maar er is nog zeker veel werk aan de winkel.

Bronnen: Current biology, University of Chicago, NewAtlas

Beeld: Karen Crawford

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 










Meer Nieuws