SYNCAS：在难以转化的节肢动物中实现高效CRISPR/Cas9基因编辑

2025-08-26

CRISPR/Cas9 技术在多个领域带来革命，但在许多节肢动物中应用受限，尤其是那些难以通过胚胎注射进行转化的物种。为解决这个问题，最近比利时根特大学的Sander De Rouck等人开发了一种称为SYNCAS的技术，以在难以转化的节肢动物中实现高效CRISPR/Cas9基因编辑^[1]。

他们考察了各种 CRISPR/Cas9 制剂，以增加母体注射后 CRISPR/Cas9 向卵子的递送。研究了脂质体转染试剂 ( Lipofectamine) 、BAPC 和内体逃逸试剂 (氯喹和皂苷)。脂质体转染试剂是一种常见的脂质体转染试剂，已用于在体内向线虫体内递送 CRISPR/Cas9 成分。BAPC 基于阳离子纳米球，该纳米球由自组装的支链两亲肽组成，非常稳定，能够抵抗离液剂、蛋白酶和高温的破坏。氯喹是一种氨基喹诺酮衍生物，它具有“质子海绵效应”介导的内体逃逸特性。皂苷是糖苷化合物，同样也表现出很强的内体逃逸活性，这对于改善 CRISPR/Cas9 RNP 等分子的递送具有重要意义。

研究人员以二斑叶螨（Tetranychus urticae）和西花蓟马（Frankliniella occidentalis）是两种重要的农业害虫为转化对象，因为传统胚胎注射方法效率极低或不可行。i

用于注射的助转化的试剂是单组分及双组分组合，注射部位为卵巢附近的腹腔。经过优化后，发现BAPC +皂苷两者联合使用，表现出强烈协同效应，显著提高基因敲除转化效率：

SYNCAS显示的技术优点有：无需胚胎注射：通过母体注射即可实现高效遗传编辑；广谱适用性：适用于多种难以转化的节肢动物；协同效应：BAPC + 皂苷的组合显著提高递送效率；支持 co-CRISPR 和 knock-in：拓展了功能基因组学研究的可能性。

SYNCAS很快得到了大家的喜受，A. Mocchetti 将其用于捕食性螨虫、粉虱和臭虫的CRISPR-Cas9的基因编辑（2024)^[2], Filippo等人将其用于宝石黄蜂(2025)^[3], 最近Naoki等在半翅目花蝽中证实，SYNCAS比DIPA-CRISPR的效率高^[4]。

[1] De Rouck, Sander, et al. “SYNCAS : Efficient CRISPR/Cas9 Gene-Editing in Difficult to Transform Arthropods.” INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY, vol. 165, 2024, doi:10.1016/j.ibmb.2023.104068

[2] A. Mocchetti, S. De Rouck, S. Naessens, W. Dermauw, T. Van Leeuwen,SYNCAS based CRISPR-Cas9 gene editing in predatory mites, whiteflies and stinkbugs,Insect Biochemistry and Molecular Biology,Volume 177,2025,104232,ISSN 0965-1748,https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2024.104232.

[3] Guerra, F., De Rouck, S., & Verhulst, E. C. (2025). SYNCAS-mediated CRISPR-Cas9 genome editing in the Jewel wasp, Nasonia vitripennis. Insect Molecular Biology. Advance online publication. https://doi.org/10.1111/imb.70002

[4]Shirai, Y., Piulachs, M.D., Belles, X. and Daimon, T. (2022) DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing. Cell Reports Methods, 2, 100215.

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