L'editing genico produce la prima popolazione G0 di abalone del Pacifico
Ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze hanno messo a punto un metodo di allevamento isolato per superare l'elevata mortalità larvale nei molluschi.
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I biologi marini dell'Istituto di oceanologia dell'Accademia cinese delle scienze hanno ottenuto una generazione fondatrice di circa 100 abalone del Pacifico modificati con l'editing del genoma. L'innovazione biologica stabilisce un flusso di lavoro di allevamento completo che mantiene in vita le larve mutate attraverso la metamorfosi fino allo stadio di molluschi giovani.
Isolare le larve per fermare le fioriture di protisti
Le tecniche di editing del genoma come CRISPR/Cas9 hanno fatto progressi in tutta l'acquacoltura commerciale, ma i molluschi marini sono rimasti difficili da modificare con questa innovazione genetica. L'ostacolo era raramente la fase di editing genico in sé. Erano invece le giovani larve portatrici delle mutazioni a morire sistematicamente prima di completare la metamorfosi. Nei sistemi di coltura convenzionali a volume ridotto, improvvise fioriture di protisti unicellulari annientavano regolarmente interi lotti in pochi giorni, secondo un resoconto pubblicato da Phys.org.
Per risolvere questa criticità, i ricercatori dell'Istituto di oceanologia dell'Accademia cinese delle scienze (IOCAS) hanno separato le singole larve in pozzetti individuali. Il team ha definito questi compartimenti di coltura individuali «appartamenti singoli». Isolando ogni organismo e ottimizzando i segnali chimici e ambientali che innescano la trasformazione, il team ha portato i tassi di sopravvivenza larvale oltre il 90%.
«La verifica a livello individuale ha fornito una precoce “verifica d'identità” degli animali modificati. Ha anche contribuito a confermare che le larve mutate si erano sviluppate in giovani mutati.»
— Yu Yanan, Istituto di oceanologia dell'Accademia cinese delle scienze
Colpire la formazione della conchiglia e la dieta dei giovani
Il team sperimentale ha preso di mira Hdh-tyr1, un gene della tirosinasi che svolge un ruolo diretto nella formazione della conchiglia nell'abalone del Pacifico (Haliotis discus hannai). Dopo aver indotto le mutazioni mirate, i ricercatori hanno trasferito gli esemplari sopravvissuti su un'alimentazione specializzata per sostenere la loro transizione a giovani.
I ricercatori hanno individuato tre specie di diatomee bentoniche che sono servite come mangime di alta qualità per gli abaloni appena trasformati. Questa dieta ha sostenuto una crescita regolare della conchiglia. Gli individui più grandi della popolazione fondatrice G0 risultante hanno raggiunto lunghezze della conchiglia di circa 3 centimetri (1,2 pollici), con i corpi molli visibili attraverso i pori respiratori delle conchiglie.
La genotipizzazione precoce verifica le modifiche genetiche
Confermare se le mutazioni avessero superato la metamorfosi fisica ha richiesto nuovi metodi analitici. Poiché i giovani abaloni sono fragili e minuscoli, il campionamento tissutale standard rischiava di ucciderli o di fornire materiale insufficiente. Il team IOCAS ha messo a punto un protocollo semplificato di estrazione del DNA per analizzare i minuscoli esemplari senza distruggere il lotto.
La prima autrice, Yu Yanan, ha spiegato che questa fase di identificazione precoce si è rivelata indispensabile per il programma. Il processo ha confermato che le modifiche genetiche introdotte allo stadio di singola cellula sono persistite nei molluschi giovani. L'autrice corrispondente, la professoressa Huan Pin, ha osservato che il flusso di lavoro integrato copre editing, allevamento larvale, induzione della metamorfosi e genotipizzazione, stabilendo una pipeline tecnica riproducibile per l'allevamento dei molluschi e aprendo nuove strade per la proprietà intellettuale nelle biotecnologie marine.
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