uchicago下属的海洋生物实验室的一个研究小组利用鱿鱼Doryteuthis pealeii首次敲除了头足类动物的基因，这是近一个世纪以来在生物学上非常重要的研究生物。
由MBL科学家约书亚·罗森塔尔和凯伦·克劳福德领导的这项具有里程碑意义的研究发表在7月30日的《当代生物学》上。
研究小组使用CRISPR-Cas9基因组编辑技术去除鱿鱼胚胎中的一个色素沉着基因，从而高效地消除眼睛和皮肤细胞(色素团)中的色素沉着。
马萨诸塞理工学院的资深科学家罗森塔尔说:“这是研究头足类动物基因敲出和敲出基因以解决一系列生物学问题的关键的第一步。”
克劳福德是这项研究的第一作者，他是马里兰州圣玛丽学院的生物学教授，也是MBL的夏季惠特曼中心研究员。
头足类动物(乌贼、章鱼和墨鱼)拥有无脊椎动物中最大的大脑，一个能够瞬间伪装和复杂行为的分布式神经系统，独特的身体结构，以及在信使RNA中广泛重新编码自身遗传信息的能力，以及其他独特的特征。从进化和发展到医学、机器人技术、材料科学和人工智能，这些技术为研究开辟了许多途径，并在广泛领域得到了应用。
通过敲除基因来测试其功能的能力，是将头足类动物发展成可用于生物研究的遗传可操控生物的重要一步，也可以扩大目前主导基因研究的少数物种，如果蝇、斑马鱼和老鼠。
这也是有能力敲除促进研究的基因的必要步骤，例如编码荧光蛋白的基因，这些荧光蛋白可以被成像以跟踪神经活动或其他动态过程。
“CRISPR-Cas9在多里特瓦斯效果很好;它的效率惊人，”罗森塔尔说。更有挑战性的是，如何将CRISPR-Cas系统植入单细胞乌贼胚胎中，然后通过孵化来养育胚胎，因为鱿鱼胚胎周围有一层非常坚硬的外层。研究小组开发了微型剪刀来夹住鸡蛋的表面，以及一个斜面石英针来通过夹子传递CRISPR-Cas9试剂。
从20世纪50年代对动作电位(神经冲动)的描述开始，与Doryteuthis pealeii的研究已经导致了神经生物学的基础进展，这一发现使Alan Hodgkin和Andrew Huxley在1963年获得了诺贝尔奖。几十年来，D. pealeii吸引了世界各地的神经生物学家来到MBL，从当地水域收集鱿鱼。
最近，罗森塔尔和他的同事们发现在Doryteuthis和其他头足类动物的神经系统中有大量的mRNA编码。这项研究正在开发潜在的生物医学应用，如疼痛管理治疗。
然而，D. pealeii并不是一个理想的物种来发展作为基因研究的有机体。它很大，占用了很多水箱空间，更重要的是，没有人能在实验室里培养它好几代。
基于这些原因，MBL头足类项目的下一个目标是将新的敲除技术转移到一个较小的头足类物种，Euprymna berryi(蜂鸟短尾乌贼)，这种头足类相对容易培养出基因品系。
MBL的头足类项目是MBL新研究生物计划的一部分，该计划拓宽了可用于研究的遗传易驯服生物的范围，从而扩大了可提出的生物问题的范围。
引文:“高效敲除乌贼色素沉着基因”，克劳福德等，《当代生物学》，2020年7月30日。DOI: 10.1016 / j.cub.2020.06.099
——改编自首次发表在海洋生物实验室网站上的一则故事。