Ein Forscherteam der Michigan State University hat eine Reihe von Methoden entdeckt, die erstmals eine erfolgreiche CRISPR-basierte Genombearbeitung bei Nilgrasratten ermöglichten.
Die Studie, veröffentlicht In BMC Biologieist der erste, der erfolgreich Genome bei Nilgrasratten bearbeitet hat. Als tagaktive Nagetiere haben Nilgrasratten ähnliche Schlaf-/Wachmuster wie Menschen, was in der präklinischen oder translationalen Forschung von Vorteil sein könnte.
Derzeit stützt sich die präklinische Forschung stark auf Labormäuse, nachtaktive Nagetiere, die nachts aktiv sind und tagsüber schlafen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Schlafmuster haben sich tag- und nachtaktive Säugetiere unterschiedlich entwickelt, unter anderem haben sie eine unterschiedliche Verdrahtung neuronaler Schaltkreise und genregulatorischer Netzwerke.
„Die Unterschiede zwischen tag- und nachtaktiven Säugetieren stellen einen erheblichen Übersetzungsfehler dar, wenn man die Forschungsergebnisse, die an Mäusen gewonnen wurden, auf den Menschen überträgt. Zahlreiche therapeutische Wirkstoffe wie Neuroprotektiva, die sich in Maus- oder Rattenmodellen für zerebrale Ischämie als wirksam erwiesen haben, sind in klinischen Schlaganfallstudien am Menschen gescheitert, wobei sich die Hinweise darauf häufen, dass die Unterschiede zwischen Tag- und Nachtaktivität solche Misserfolge verursachen“, sagte Lily YanCo-Autor der Studie und Professor am Fachbereich Psychologie der MSU.
Katrina Linning-Duffy und Jiaming Shi, ebenfalls Co-Autoren der Forschung, arbeiten in Yans Labor.
Da die Unterschiede zwischen tag- und nachtaktiven Tieren komplex sind, sind die Forscher davon überzeugt, dass ein tagaktives Modell von wesentlicher Bedeutung ist, um die Zusammenhänge zwischen Genen und Verhaltensweisen zu entschlüsseln, die für die menschliche Gesundheit und Erkrankungen relevant sind.
Die entwickelte Methode umfasst ein Superovulationsprotokoll, mit dem fast 30 Eier pro Weibchen gewonnen werden können. Sie entwickelten auch Protokolle für die Embryokultur und -manipulation in vitro (außerhalb des Körpers) und in vivo (im lebenden Körper) für die Genzielsteuerung mit GONAD-Methoden (Genome Editing via Oviductal Nucleic Acids Delivery).
Die Nilgrasrattenkolonie ist eine einzigartige Ressource der MSU. Dank der gemeinsamen Bemühungen der Abteilungen für Psychologie und Integrative Biologie sowie der Einrichtung für Transgenetik und Genom-Editierung konnte 1993 auf dem Campus eine Nilgrasrattenkolonie gegründet werden.
Forschungsprojekte an der MSU mit Nilgrasratten werden seit über 30 Jahren kontinuierlich finanziert. Tiere aus der MSU-Grasrattenkolonie wurden an über 20 Forschungslabore in den USA, Kanada, Belgien, China und Japan weitergegeben, die Themen wie zirkadiane Rhythmen und Schlaf, Stimmung und Kognition, Immunfunktion, metabolische Syndrome und Evolutionsbiologie untersuchen.
Huirong Xie ist Programmdirektor der Einrichtung für Transgenik und Genom-Editierung der MSU.
„Wir hoffen, dass Nilgrasratten irgendwann zu einem alternativen Säugetiermodell werden, um die Rolle von Genen in allen biologischen Prozessen zu untersuchen, insbesondere in denen der Chronotyp (tag- vs. nachtaktiv) eine entscheidende biologische Variable ist“, sagte Yan. „Diese Studie wird ein wichtiger erster Schritt in Richtung dieses weitreichenden Ziels sein.“
Weitere Informationen:
Huirong Xie et al, CRISPR-basierte Genom-Editierung eines tagaktiven Nagetiers, der Nilgrasratte (Arvicanthis niloticus), BMC Biologie (2024). DOI: 10.1186/s12915-024-01943-9