很多蟑螂，比如最常见的德国小蠊、美洲大蠊，都是通过卵鞘包裹卵来进行后代繁殖。一直以来，对昆虫进行基因编辑都比较困难，因为这需要对昆虫的微小的胚胎进行显微注射，而昆虫种类繁多，需要对每种昆虫使用独特的实验装置，而且昆虫的生殖系统多样化，这也阻碍了昆虫早期胚胎的获取。尤其是蟑螂，幼虫脱离了卵鞘就面临着死亡，因此这个特点一直阻碍着基因编辑技术在蟑螂上的应用；尽管，RNAi技术在蟑螂上应用的比较普遍，而且基因沉默的效率也比较高，但是沉默无法完全屏蔽靶基因的生理功能。

       到目前为止，昆虫基因编辑非常复杂，因为该技术必须在早期胚胎中进行。西班牙昆虫学家Xavier Bellés指出，“德国小蠊是研究中广泛使用的模型，但其独特的繁殖方式使得用CRISPR对胚胎进行基因改造变得非常困难”。

德国小蠊是广泛用于研究的物种，但其基因组编辑非常复杂。图片来源：图片来源：IBE Cristina Olivella。

    2022年5月16日，日本京都大学和西班牙巴塞罗那进化生物学研究所的研究人员合作在 Cell 子刊 Cell Reports Medicine 上发表了题为：DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing 的研究论文，可以对蟑螂进行基因编辑， 这种简单而有效的技术被称为“直接亲本”CRISPR (DIPA-CRISPR)。“从某种意义上说，昆虫研究人员已经摆脱了卵注射的烦恼，”京都大学的高级研究作者 Takaaki Daimon 说。“我们现在可以更自由、随意地编辑昆虫基因组。原则上，这种方法应该适用于 90% 以上的昆虫物种。”

        在赤拟谷盗（Tribolium castaneum）中，DIPA-CRISPR 的效率达到了 50% 以上。此外，研究人员通过共注射单链寡核苷酸和Cas9 RNPs生成基因敲入甲虫，但效率较低，有待进一步提高。

       DIPA-CRISPR 在两个进化距离较远的物种中的成功应用证明了其广泛应用的潜力。但该方法并不直接适用于所有昆虫物种，包括果蝇。此外，实验表明成功的最关键参数是注射雌成虫的所在阶段，在研究测试的所有昆虫物种中，当注射正在经历卵黄生成的雌性昆虫时，DIPA-CRISPR 的基因编辑效率最高，这就研究人员需要对其卵巢发育有充分的了解。

       鉴于昆虫的不同生活史和繁殖策略，这对于某些物种来说可能具有挑战性。尽管存在这些限制，DIPA-CRISPR 易于使用、高度实用，并且可以在实验室中轻松实施，将基因编辑的应用扩展到多种模式和非模式昆虫物种。该技术需要较少的成虫注射设备，并且只有两种成分——Cas9蛋白和单引导RNA——大大简化了基因编辑的程序。此外，市售的标准 Cas9 可用于成虫注射，无需耗时的蛋白质定制操作。

      “通过改进 DIPA-CRISPR 方法并使其更加高效和通用，我们也许能够对超过 150 万种昆虫进行基因组编辑，开辟了一个令人惊叹的未来”戴蒙说。“原则上，其他节肢动物也有可能使用类似的方法进行基因编辑，包括农业和医学害虫（如螨虫和蜱虫等）以及虾和蟹等重要渔业资源。” 

原文：Yu Shirai Y., Piulachs M-D., Belles X., Daimon T., DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing; Cell Reports Methods, 2022; DOI: https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2022.100215