Logran el primer cefalópodo alterado genéticamente

calamares Doryteuthis pealeii

Los estudios con el calamar Doryteuthis pealeii han llevado a avances fundamentales en neurobiología

Un equipo del Laboratorio de Biología Marina (MBL, por sus siglas en inglés) ha logrado el primer calamar alterado genéticamente utilizando el calamar Doryteuthis pealeii, un organismo de investigación excepcionalmente importante en biología durante casi un siglo.

El hito del estudio, dirigido por el científico principal del MBL Joshua Rosenthal y el científico del MBL Whitman Karen Crawford, aparece en la edición del 30 de julio de Current Biology.

El equipo utilizó la edición del genoma CRISPR-Cas9 para desactivar un gen de pigmentación en embriones de calamar, que eliminó la pigmentación en los ojos y en las células de la piel (cromatóforos) con alta eficiencia.

"Este es un primer paso crítico hacia la capacidad de desactivar (y activar) genes en los cefalópodos para abordar una serie de preguntas biológicas", dice Rosenthal.

Los cefalópodos (calamares, pulpos y sepias) tienen el cerebro más grande de todos los invertebrados, un sistema nervioso distribuido capaz de camuflaje instantáneo y sofisticados comportamientos, un plan corporal único y la capacidad de recodificar ampliamente su propia información genética dentro del ARN mensajero, junto con otros características distintivas. Estos abren muchas vías para el estudio y tienen aplicaciones en una amplia gama de campos, desde la evolución y el desarrollo, hasta la medicina, la robótica, la ciencia de los materiales y la inteligencia artificial.

La capacidad de desactivar un gen para testear su función es un paso importante en el desarrollo de los cefalópodos como organismos genéticamente tratables para la investigación biológica, aumentando el puñado de especies que actualmente dominan los estudios genéticos, como las moscas de la fruta, el pez cebra y los ratones.

embriones de calamar Doryteuthis pealeii

También es un paso necesario para tener la capacidad de producir genes que faciliten la investigación, como los genes que codifican proteínas fluorescentes que pueden formar imágenes para rastrear la actividad neuronal u otros procesos dinámicos.

"CRISPR-Cas9 funcionó realmente bien en el Doryteuthis; fue sorprendentemente eficiente", dice Rosenthal. Mucho más desafiante fue entregar el sistema CRISPR-Cas en el embrión unicelular del calamar, que está rodeado por una capa externa extremadamente resistente, y luego elevar el embrión a través de la eclosión. El equipo desarrolló micro-tijeras para recortar la superficie del huevo y una aguja de cuarzo biselada para entregar los reactivos CRISPR-Cas9 a través del clip.

Los estudios con el Doryteuthis pealeii han llevado a avances fundamentales en neurobiología, comenzando con la descripción del potencial de acción (impulso nervioso) en la década de 1950, un descubrimiento por el cual Alan Hodgkin y Andrew Huxley fueron galardonados con el Premio Nobel en 1963. Durante décadas, D. pealeii ha atraído a neurobiólogos de todo el mundo a la MBL, que recolecta los calamares de las aguas locales.

embriones de calamar Doryteuthis pealeii modificados

Imagen: A la izquierda hay una cría sin modificar de un calamar costero de aleta larga ( Doryteuthis pealeii ). El de la derecha fue inyectado con CRISPR-Cas9 dirigido a un gen de pigmentación antes de la primera división celular. Tiene muy pocas células pigmentadas y ojos más claros.

Recientemente, Rosenthal y sus colegas descubrieron una amplia recodificación de ARNm en el sistema nervioso del Doryteuthis y otros cefalópodos. Esta investigación está en desarrollo para posibles aplicaciones biomédicas, como la terapia de control del dolor.

Sin embargo, D. pealeii no es una especie ideal para desarrollarse como organismo de investigación genética. Es grande y ocupa mucho espacio en el tanque y, lo que es más importante, nadie ha podido cultivarlo en el laboratorio a través de múltiples generaciones.

Por estas razones, el próximo objetivo del programa MBL Cephalopod es transferir la nueva tecnología de eliminación a una especie de cefalópodo más pequeña, Euprymna berryi (el calamar colibrí), que es relativamente fácil de cultivar para producir cepas genéticas.

Artículo científico: Highly Efficient Knockout of a Squid Pigmentation Gene

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