Caricature de CRISPR chez les cafards. Crédit : Shirai et al./Cell Reports Methods
Selon un article publié dans la revue Méthodes des rapports de cellule par Cell Press le 16 maie, 2022, les chercheurs ont mis au point une technique CRISPR-Cas9 pour permettre l’édition de gènes chez les cafards. La procédure CRISPR « parentale directe » (DIPA-CRISPR) simple et efficace consiste à injecter des matériaux dans des femelles adultes où les œufs se développent plutôt que dans les embryons eux-mêmes.
“Dans un sens, les chercheurs sur les insectes ont été libérés de la gêne des injections d’œufs”, déclare l’auteur principal de l’étude, Takaaki Daimon, de l’Université de Kyoto. « Nous pouvons désormais éditer les génomes des insectes plus librement et à volonté. En principe, cette méthode devrait fonctionner pour plus de 90 % des espèces d’insectes. »
“En améliorant la méthode DIPA-CRISPR et en la rendant encore plus efficace et polyvalente, nous pourrons peut-être permettre l’édition du génome dans presque toutes les plus de 1,5 million d’espèces d’insectes, ouvrant un avenir dans lequel nous pourrons pleinement utiliser l’incroyable fonctions biologiques des insectes. » – Daimon Takaaki
Les approches actuelles d’édition de gènes d’insectes nécessitent généralement une micro-injection de matériaux dans les embryons précoces, ce qui limite considérablement son application à de nombreuses espèces. Par exemple, les études antérieures n’ont pas abouti à la manipulation génétique des cafards en raison de leur système reproducteur unique. De plus, l’édition de gènes d’insectes nécessite souvent un équipement coûteux, une configuration expérimentale spécifique pour chaque espèce et un personnel de laboratoire hautement qualifié. “Ces problèmes avec les méthodes conventionnelles ont tourmenté les chercheurs qui souhaitent effectuer l’édition du génome sur une grande variété d’espèces d’insectes”, explique Daimon.
Pour surmonter ces limites, Daimon et ses collaborateurs ont injecté des ribonucléoprotéines Cas9 (RNP) dans la cavité corporelle principale de cafards femelles adultes pour introduire des mutations héréditaires dans les ovules en développement. Les résultats ont démontré que l’efficacité de l’édition génétique – la proportion d’individus édités par rapport au nombre total d’individus éclos – pouvait atteindre 22 %. Chez le tribolium rouge de la farine, DIPA-CRISPR a atteint une efficacité de plus de 50 %. De plus, les chercheurs ont généré le gène des coléoptères knockin en co-injectant des oligonucléotides simple brin et des RNP Cas9, mais l’efficacité est faible et devrait être encore améliorée.
L’application réussie de DIPA-CRISPR chez deux espèces évolutivement éloignées démontre son potentiel d’utilisation à grande échelle. Mais l’approche n’est pas directement applicable à toutes les espèces d’insectes, y compris les mouches des fruits. De plus, les expériences ont montré que le paramètre le plus critique pour le succès est le stade des femelles adultes injectées. Par conséquent, DIPA-CRISPR nécessite une bonne connaissance du développement ovarien. Cela peut être difficile chez certaines espèces, étant donné les divers cycles biologiques et stratégies de reproduction des insectes.
Malgré ces limitations, DIPA-CRISPR est accessible, très pratique et pourrait être facilement mis en œuvre dans les laboratoires, étendant l’application de l’édition de gènes à une grande diversité d’espèces d’insectes modèles et non modèles. La technique nécessite un équipement minimal pour l’injection chez l’adulte, et seulement deux composants – la protéine Cas9 et le guide unique[{” attribute=””>RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.
“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”
Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215
This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.