海洋生物学实验室(MBL)的一个研究小组使用鱿鱼Doryteuthis pealeii(近一个世纪以来在生物学上极为重要的研究生物)在头足类动物中实现了第一个基因敲除。由MBL高级科学家Joshua Rosenthal和MBL Whitman科学家Karen Crawford领导的这一里程碑性研究已在7月30日的《当前生物学》上发表。

该团队使用CRISPR-Cas9基因组编辑技术来敲除鱿鱼胚胎中的色素沉着基因，从而高效消除了眼睛和皮肤细胞(色素)中的色素沉着。

Rosenthal说：“这是迈向敲除和敲除头足类基因以解决许多生物学问题的能力的关键的第一步。”

头足类(鱿鱼，章鱼和乌贼)拥有所有无脊椎动物中最大的大脑，能够瞬时伪装和复杂行为的分布式神经系统，独特的身体计划以及能够在信使RNA以及其他信息中广泛地重新编码自己的遗传信息的能力。特色鲜明。这些为研究提供了许多途径，并在从进化和发展到医学，机器人技术，材料科学和人工智能的广泛领域中得到应用。

敲除基因以测试其功能的能力是将头足类动物发展为生物学研究中可遗传控制的生物的重要步骤，从而增加了目前主导基因研究的少数物种，例如果蝇，斑马鱼和小鼠。

Doryteuthis pealeii，通常被称为伍兹霍尔乌贼。对D. pealeii的研究已导致神经生物学的重大进步，包括对神经传递的基本机制的描述。海洋生物实验室从当地水域收集杜鹃花，供国际研究人员使用。图片来源：Roger Hanlon

这也是朝着敲入有助于研究的基因的能力迈出的必要步骤，例如编码可以被成像以追踪神经活动或其他动态过程的荧光蛋白的基因。

Rosenthal说：“ CRISPR-Cas9在Doryteuthis中确实表现良好;它出奇地有效。”更具挑战性的是将CRISPR-Cas系统传递到一个单胞鱿鱼胚胎中，该鱿鱼胚胎被一个极其坚韧的外层包围，然后通过孵化来饲养该胚胎。该团队开发了微剪刀来夹住鸡蛋的表面，并开发了一个斜面的石英针以通过夹来传递CRISPR-Cas9试剂。

对Doryteuthis pealeii的研究导致了神经生物学的基础性进展，首先是对1950年代的动作潜能(神经冲动)的描述，这一发现使Alan Hodgkin和Andrew Huxley于1963年成为诺贝尔奖获得者。数十年来，D。pealeii一直吸引着来自世界各地的神经生物学家到MBL，后者从当地水域收集鱿鱼。

最近，Rosenthal及其同事发现了Doryteuthis和其他头足类动物神经系统中的mRNA大量编码。这项研究针对潜在的生物医学应用，例如疼痛治疗疗法，正在开发中。

然而，D。pealeii不是理想的物种，可以作为遗传研究生物发展。它很大，占用了大量的储罐空间，更重要的是，没有人能够在实验室中经过多代人的培养。

出于这些原因，MBL头足纲计划的下一个目标是将新的基因敲除技术转移到较小的头足类物种Euprymna berryi(蜂鸟短尾鱿鱼)中，该物种相对易于培养以产生基因菌株。