海洋生物实验室(MBL)开发了一种将微型研究工具送入卵细胞和胚胎内部的新方法，解决了在许多研究生物中使用基因编辑工具CRISPR-Cas9的主要瓶颈。
一篇详细介绍这种名为VitelloTag的新方法的论文发表在《发展》杂志上。
通常，科学家使用一根细长的玻璃针将研究“货物”注射到卵子或胚胎中，这种技术被称为显微注射，需要大量的时间和技能。有时候，大自然会抗拒。例如，头足类动物的卵细胞有一层坚硬的保护性涂层，称为绒毛膜，玻璃针在撞击表面时只会破碎。
MBL的助理科学家、VitelloTag论文的资深作者扎克·斯沃茨(Zak Swartz)说:“你必须制造出精致的、超锋利的针头，才能在某些生物体中进行微注射，但它们仍然会断裂。”
其他物种的胚胎非常脆弱，或者产卵季节太短，以至于将CRISPR-Cas9植入卵子的时间非常短暂。通过显微注射的方法，成功率非常低。
这种新的分娩方法的灵感来自于在大多数动物中发现的一种叫做卵黄原蛋白的蛋黄蛋白，它为生长中的卵子提供能量来源。
斯沃茨说:“在生物学上令人兴奋的是，卵黄原蛋白是在卵巢外合成的，这是该工具的基础。”“以鸡为例，它在肝脏中产生，然后经过循环，直到到达卵巢，在那里进入卵细胞。我们想利用这种生物学原理来创造一种工具，通过这种工具我们可以将货物运送到卵细胞中。”
卵黄原蛋白是一种大蛋白，但研究小组分离出了它与卵细胞表面受体结合的一小部分。斯沃茨说:“这是一个非常小的标签(大约10个氨基酸)，你可以添加不同的货物，比如Cas9。”
他说:“所以，你可以把鸡蛋放在一个小培养皿里，用移液管把鸡蛋放在附着在Cas9上的VitelloTag上，鸡蛋就会一起吸收Cas9，而不必一个接一个地进行微注射。”
该团队已经成功地将VitelloTag应用于两个对发育生物学很重要的远亲物种:海星(Patiria miniata)和橡子蠕虫(Saccoglossus kowalevskii)。斯沃茨说，自从他们的论文在网上发布以来，“我们得到了来自不同机构的很多人的兴趣，他们想在自己的特定动物身上尝试这种方法。”
卵黄原蛋白在动物物种中是高度保守的，所以他们的工具可能对许多其他生物起作用。斯沃茨说:“但令人高兴的是，我们已经开发了一个管道，如果我们的第一次迭代不起作用，我们可以制作定制版本的VitelloTag，它可能在一个物种中起作用。”
显微注射仍将是在许多生物体中传递CRISPR-Cas9的首选方法。通过显微注射，外显率(成功携带CRISPR载体的细胞的百分比)可以高达90%，而使用VitelloTag，研究小组在海星和橡子蠕虫中实现了约30%的外显率。
斯沃茨说:“但如果你能迅速将VitelloTag加入500个鸡蛋的培养皿中，并获得30%的外显率，你仍然做得很好。”“对于像橡子虫这样的动物来说，注射非常困难，VitelloTag有很多东西可以提供。你会得到比以前更好的数字。”
这项研究的合作者包括麻省理工学院的第一作者纳撒尼尔·克拉克博士、MBL的阿克谢·凯恩和玛格丽塔·佩里洛，以及斯坦福大学霍普金斯海洋站的克里斯托弗·j·洛。
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