Az utolsó gyapjas mamut 4,000 évvel ezelőtt kóborolt ​​a hatalmas sarkvidéki tundrában. Génjeik még ma is élnek egy fenséges állatban – az ázsiai elefántban.

Genetikai felépítésük 99.6 százalékos hasonlóságával az ázsiai elefántok tökéletes kiindulópontot jelentenek egy merész tervhez, amely a mamutot – vagy valami ahhoz közel állót – visszahozza a kihalásból. A projekt, amelyet a biotechnológiai cég indított el óriási 2021-ben felvonta a szemöldökét a moonshot cél miatt.

Az általános játékkönyv egyenesen hangzik.

Az első lépés a mamut és az elefánt genomjának szekvenálása és összehasonlítása. Ezután a tudósok azonosítják a fizikai tulajdonságok – hosszú haj, zsíros lerakódások – mögött meghúzódó géneket, amelyek lehetővé tették a mamutok fagyos hőmérsékleten való boldogulását, majd génszerkesztéssel beillesztik őket az elefántsejtekbe. Végül a csapat a DNS-t tartalmazó sejtmagot a szerkesztett sejtekből egy elefánttojásba viszi át, és az embriót egy helyettesítőbe ülteti be.

A probléma? Az ázsiai elefántok veszélyeztetettek, sejtjeiket – különösen a tojásokat – nehéz beszerezni.

A múlt héten a cég jelentős megoldásról számolt be. Először alakították át az elefántbőrsejteket őssejtekké, amelyek mindegyike képes a test bármely sejtjévé vagy szövetévé válni.

Az előrelépés megkönnyíti a génszerkesztési eredmények laboratóriumi validálását, mielőtt elkötelezné magát a potenciális terhességben – ami elefántok esetében akár 22 hónapig is eltarthat. A tudósok például arra késztethetik a mesterséges elefánt őssejteket, hogy szőrsejtekké váljanak, és teszteljék azokat a génmódosításokat, amelyek a mamut ikonikusan vastag, meleg bundáját adják.

Ezeket az indukált pluripotens őssejteket vagy iPSC-ket különösen nehéz elefántsejtekből előállítani. Az állatok „nagyon különleges faj, és még csak most kezdtük megvakarni alapvető biológiájuk felszínét”. mondott Dr. Eriona Hysolli, aki a Colossal biotudományok vezetője, a sajtóközlemény.

Mivel a megközelítéshez csak egy ázsiai elefánt bőrmintájára van szükség, nagyban hozzájárul a veszélyeztetett fajok védelméhez. A technológia az élő elefántok védelmét is támogathatja azáltal, hogy bőrsejtekből készült mesterséges tojásokkal tenyésztési programokat biztosít.

„Lehet, hogy az elefántok megkapják a „legnehezebben újraprogramozható” díjat” mondott Dr. George Church, a harvardi genetikus és a Colossal társalapítója, „de ennek megtanulása sok más tanulmányban is segít, különösen a veszélyeztetett fajokon”.

Fordítsa vissza az órát

Közel két évtizeddel ezelőtt Dr. Shinya Yamanaka japán biológus forradalmasította a biológiát az érett sejteknek az őssejtszerű állapotba való visszaállításával.

Először egereken mutatták be, a Nobel-díjas technikához mindössze négy fehérjére van szükség, amelyeket együtt Yamanaka-faktoroknak neveznek. Az újraprogramozott sejtek, amelyek gyakran bőrsejtekből származnak, további kémiai irányítás mellett számos szövetté fejlődhetnek.

Az indukált pluripotens őssejtek (iPSC-k), ahogy nevezik őket, átalakították a biológiát. Kritikusak az agyi organoidok – miniatűr, aktivitástól szikrázó neurongolyók – felépítésében, és tojássejtekké vagy korai modellekké alakíthatók. emberi embriók.

A technológia jól bevált egerek és emberek számára. Nem úgy az elefántok esetében. "A múltban az elefánt iPSC-k létrehozására tett kísérletek sokasága nem járt eredménnyel" - mondta Hysolli.

A legtöbb elefánt sejt elpusztult, amikor a standard recept szerint kezelték őket. Mások „zombi” öregedő sejtekké változtak – éltek, de nem tudták ellátni szokásos biológiai funkcióikat –, vagy alig változtak eredeti identitásukhoz képest.

A további nyomozások megtalálták a tettest: a TP53 nevű fehérjét. A rák elleni küzdelemről ismert fehérjét gyakran genetikai kapuőrnek nevezik. Amikor a TP53 gént bekapcsolják, a fehérje arra készteti a rák előtti sejteket, hogy önmegsemmisítsék anélkül, hogy károsítanák szomszédaikat.

Sajnos a TP53 akadályozza az iPSC újraprogramozását is. A Yamanaka-faktorok némelyike ​​a rák növekedésének első szakaszát utánozza, ami a szerkesztett sejtek önmegsemmisülését okozhatja. Az elefántok 29 kópiával rendelkeznek a „védő” génből. Együtt könnyen összetörhetik a mutált DNS-sel rendelkező sejteket, beleértve azokat is, amelyek génjeit szerkesztették.

„Tudtuk, hogy a p53 nagy ügy lesz” – mondta Church mondta a New York Times.

A kapuőr megkerülésére a csapat kidolgozott egy kémiai koktélt a TP53 termelésének gátlására. Az újraprogramozó faktorok ezt követő adagjával meg tudták készíteni az első elefánt iPSC-ket bőrsejtekből.

Egy sor teszt azt mutatta, hogy a transzformált sejtek a várt módon néznek ki és viselkednek. Génjeik és fehérjemarkereik voltak, amelyek gyakran láthatók az őssejtekben. Amikor hagyták tovább fejlődni egy sejtcsoporttá, háromrétegű szerkezet alakult ki, amely kritikus az embrió korai fejlődéséhez.

– Nagyon vártuk ezeket a dolgokat – Church mondta Természet. A csapat közzétette eredményeit, amelyek még nem kerültek szakértői értékelésre, a bioRxiv preprint szerveren.

Hosszú út előtt

A cég jelenlegi játékkönyve a mamut visszahozására a klónozási technológiákra támaszkodik, nem az iPSC-kre.

De a sejtek értékesek az elefánttojássejtek vagy akár az embriók helyettesítőjeként, lehetővé téve a tudósok számára, hogy a veszélyeztetett állatok károsítása nélkül folytassák munkájukat.

Például átalakíthatják az új őssejteket petesejt- vagy hímivarsejtekké – ez eddigi bravúr csak egereken érhető el— további genetikai szerkesztéshez. Egy másik ötlet az, hogy közvetlenül embriószerű struktúrákká alakítsák át őket, amelyek mamutgénekkel vannak ellátva.

A cég fejlesztéseken is gondolkodik mesterséges méhek hogy segítsen a szerkesztett embriók gondozásában és potenciálisan életre keltésében. 2017-ben egy mesterséges anyaméhből egészséges bárány született, most pedig a műméh az emberpróbák felé haladva. Ezek a rendszerek csökkentenék az elefántok helyettesítőinek szükségességét, és elkerülnék természetes szaporodási ciklusuk veszélyét.

Mivel a tanulmány előnyomat, eredményeit a terület más szakértői még nem ellenőrizték. Sok kérdés maradt. Például az újraprogramozott sejtek megőrzik őssejt állapotukat? Igény szerint többféle szövettípussá alakíthatók?

A mamut újjáélesztése a Colossal végső célja. De Dr. Vincent Lynch a Buffalo Egyetemről, aki régóta próbál iPSC-ket készíteni elefántokból, úgy gondolja, hogy az eredmények szélesebb hatókört.

Az elefántok rendkívül ellenállóak a rákkal szemben. Senki sem tudja, miért. Mivel a tanulmányban szereplő iPSC-ket megfosztották a TP53-tól, egy rákvédő géntől, segíthetnek a tudósoknak azonosítani azt a genetikai kódot, amely lehetővé teszi az elefántok számára a daganatok elleni küzdelmet, és potenciálisan új kezeléseket inspirálhat számunkra is.

Ezt követően a csapat azt reméli, hogy mamuttulajdonságokat – például hosszú szőrt és zsíros lerakódásokat – hoznak létre génszerkesztett elefántsejtekből készült sejt- és állatmodellekben. Ha minden jól megy, olyan technikát alkalmaznak, mint amilyen Dolly bárány klónozása, hogy megszülessen az első borjak.

Az, hogy ezek az állatok mamutoknak nevezhetők-e, még vita tárgya. Genomjuk nem pontosan megegyezik a kihalt fajokkal. Ezenkívül az állatok biológiája és viselkedése erősen függ a környezettel való kölcsönhatásoktól. Éghajlatunk drámaian megváltozott, mióta a mamutok 4,000 évvel ezelőtt kihaltak. A sarkvidéki tundra – régi otthonuk – gyorsan olvad. Alkalmazkodhatnak-e a feltámadott állatok egy olyan környezethez, amelyhez nem alkalmazkodtak?

Az állatok is tanulnak egymástól. Ha nincs egy élő mamut, aki meg akarja mutatni a borjúnak, hogyan lehet mamut a természetes élőhelyén, akkor teljesen más viselkedési formákat alkalmazhat.

A Colossalnak van egy általános terve ezeknek a nehéz kérdéseknek a megoldására. Addig is a munka elősegíti a projekt előrehaladását anélkül, hogy az elefántokat veszélyeztetné, szerint Templom.

"Ez egy fontos lépés" mondott Ben Lamm, a Colossal társalapítója és vezérigazgatója. „Minden lépés közelebb visz bennünket hosszú távú céljainkhoz, hogy visszahozzuk ezt az ikonikus fajt.”

Kép: Kolosszális biotudományok

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/