Calamares transparentes. Esta es la creación de científicos del Marina Biology Laboratory (MBL), quiens por primera vez han conseguido la eliminación de genes en un cefalópodo, lo que puede dar lugar a aplicaciones no solo en biología, sino también en robótica o en inteligencia artificial. El equipo, que acaba de publicar sus resultados en «Current Biology», utilizó la herramienta de edición del genoma CRISPR-Cas9 para suprimir 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 eliminar y eliminar genes en los cefalópodos para abordar una serie de preguntas biológicas», afirma en un comunicado
Joshua Rosenthal, científico principal del MBL y autor principal del trabajo.
Métodos de trabajo
Karen Crawford
Los cefalópodos (calamares, pulpos y sepias) tienen el cerebro más grande de todos los invertebrados, un sistema nervioso extendido capaz de provocar un camuflaje instantáneo y la capacidad de recodificar ampliamente su propia información genética dentro del ARN mensajero. Estos animales 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 eliminar un gen para probar su función es un paso importante en el desarrollo de los cefalópodos como organismos genéticamente tratables para la investigación biológica, aumentando el número de especies que actualmente dominan los estudios genéticos, como las moscas de la fruta, el pez cebra y los ratones. También es un paso necesario para tener la capacidad de generar genes que faciliten la investigación, como los que codifican proteínas fluorescentes que se pueden formar imágenes para rastrear la actividad neuronal u otros procesos dinámicos.
«CRISPR-Cas9 funcionó muy bien en el Doryteuthis; fue sorprendentemente eficiente», dice Rosenthal. Mucho más desafiante fue entregar el sistema CRISPR-Cas en el embrión de calamar unicelular, que está rodeado por una capa externa extremadamente resistente, y después 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 utilizar luego los reactivos CRISPR-Cas9.
Anillo de crías de calamar en mosaico (Doryteuthis pealeii) . Estos embriones fueron inyectados con CRISPR-Cas9 en diferentes momentos antes de la primera división celular, dando como resultado embriones en mosaico con diferentes grados de desactivación
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Karen Crawford
Un animal de Nobel
Los estudios con
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 Huxle
y se convirtieron en galardonados con el Premio Nobel en 1963.
Doryteuthis pealeii , a menudo llamado calamar Woods Hole. Los estudios con D. pealeii han llevado a importantes avances en neurobiología, incluida la descripción de los mecanismos fundamentales de la neurotransmisión. El Laboratorio de Biología Marina recolecta D. pealeii de aguas locales para una comunidad internacional de investigadores.
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Roger Hanlon
Recientemente, Rosenthal y sus colegas descubrieron una amplia recodificación de ARNm en el sistema nervioso de 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 a través de múltiples generaciones en el laboratorio. 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.
El Programa de cefalópodos de MBL es parte de la Iniciativa de nuevos organismos de investigación de MBL, que está ampliando la paleta de organismos genéticamente manejables disponibles para la investigación y, por lo tanto, expandiendo el universo de preguntas biológicas que se pueden formular.