在生物医学和基因编辑领域，科学家们一直在寻求更高效和更安全的方法来将研究工具和基因编辑工具传送到生物体的卵细胞中。最近，美国伍兹霍尔的海洋生物实验室（Marine Biological Laboratory, MBL）研发出一种新技术，名为“VitelloTag”，这是一种基于自然的创新方法，旨在超越传统的微注射技术，为各类生物的卵细胞输送“货物”提供便利。 传统的微注射方法通常依赖细长的玻璃针，通过直接注射的方式将载体送入卵细胞或胚胎中。这种技术虽然在某些情况下非常有效，但也存在许多局限性。首先，微注射需要大量的时间和技巧，对研究人员的操作能力和经验要求很高。此外，某些生物的卵细胞具有坚硬的保护层，传统的注射针头在接触到表面时容易断裂。
例如，头足类动物的卵细胞表面覆盖有一种被称为“卵壳”（chorion）的坚固外层，这使得通过微注射的方式传输基因编辑工具变得异常困难。 科学家Zak Swartz指出，“在某些生物中，使用微注射需要制备非常锋利的针头，即便如此，针头也很容易断裂。”而一些物种的胚胎则非常脆弱，或者在短暂的产卵季节内，传递CRISPR-Cas9的窗口时间非常有限，微注射的成功率极低。 VitelloTag的方法受到了一种叫做卵白蛋白（vitellogenin）的启发，这种蛋白质在大多数动物体内合成，为发育中的卵子提供能量。Swartz解释说，“卵白蛋白的合成发生在卵巢之外。例如，在鸡体内，它是在肝脏中合成的，然后通过循环系统运输到卵巢，被卵细胞吸收。
我们想利用这种生物学原理，创造一种新的工具，将货物送入卵细胞。” VitelloTag的原理是提取卵白蛋白中能够与卵细胞表面受体结合的微小部分，这一部分只有约10个氨基酸。研究团队将这一蛋白小标签与CRISPR-Cas9等载体结合，并以此作为输送机制。Swartz表示，“你可以将VitelloTag与Cas9结合后放入一个小培养皿中，卵子会大量吸收，而不需要逐个微注射。” 海洋生物实验室的研究团队成功地在两种重要的发育生物学模式生物——海星（Patiria miniata）和橡果虫（Saccoglossus kowalevskii）中应用了VitelloTag。自从研究论文在线发表后，其他机构的科学家们对此表示出浓厚的兴趣，纷纷想要尝试在各自的研究对象中应用这一新技术。
值得注意的是，卵白蛋白在动物物种中高度保守。因此，VitelloTag可能在许多其它生物中同样有效。研究团队还建立了一条开发定制版本的实验管道，如果初始版本不适用，可以针对特定物种进行个性化调整。 虽然微注射依然是许多生物中导入CRISPR-Cas9工具的首选方法，且其细胞摄取率（penetrance）可高达90%，但使用VitelloTag的成功率在海星和橡果虫的实验中为30%。Swartz表示，“如果你能够快速将VitelloTag引入500个卵细胞中，达到30%的摄取率，这依然是很好的进展。对于像橡果虫这样，通过微注射很难工作的物种来说，VitelloTag的优势显而易见。
你能获得的成功率要比以往好得多。” 随着对VitelloTag技术的进一步研究和开发，科学家们期望能在更广泛的生物研究领域中实施这一新的输送方法。此技术的广泛应用有助于推动生物学和药物开发的进步，尤其是在遗传学和发育生物学等领域。研究人员希望通过将这一创新方法推广到更多物种，以促进对生物体发育机制和基因功能的深入理解，从而为基础科学研究和相关应用提供新的思路和方法。 尽管VitelloTag展示出了广阔的应用潜力，但仍然需要持续的研究来优化和验证这一技术在各种生物模型上的有效性。科学家们的努力可能会在未来改变我们对基因编辑的认识，提升这一领域的研究效率，进而推动生物学和医学的进一步发展。
总的来说，VitelloTag作为一种全新的、基于自然的货物传递技术，为生物科研带来了新的机遇。随着科学家们不断探索生命的奥秘，这一技术可能会成为连接基础研究与应用科学的重要桥梁，为我们开辟新的科学探索 paradigma。未来，随着这一技术的推广和完善，生物学研究中的许多难题或将迎刃而解，科学家们期待着在基因编辑和生物工程领域取得更大的突破。
