הממותה הצמרית האחרונה שוטטה בטונדרה הארקטית העצומה לפני 4,000 שנה. הגנים שלהם עדיין חיים בחיה מלכותית כיום - הפיל האסייתי.
עם 99.6 אחוז דמיון במבנה הגנטי שלהם, פילים אסייתים הם נקודת המוצא המושלמת לתוכנית נועזת להחזיר את הממותה - או משהו קרוב אליה - מהכחדה. הפרויקט, שהושק על ידי חברת ביוטכנולוגיה עצום בשנת 2021, הרים גבות למטרת יריית הירח שלה.
ספר המשחקים הכולל נשמע פשוט.
הצעד הראשון הוא לרצף ולהשוות את הגנום של הממותה והפיל. לאחר מכן, מדענים יזהו את הגנים מאחורי התכונות הפיזיות - שיער ארוך, משקעים שומניים - שאפשרו לממותות לשגשג בטמפרטורות קפואות ולאחר מכן להחדיר אותן לתאי פיל באמצעות עריכת גנים. לבסוף, הצוות יעביר את הגרעין - המכיל DNA - מהתאים הערוכים לתוך ביצית פיל וישתיל את העובר בפונדקאית.
הבעיה? פילים אסייתים נמצאים בסכנת הכחדה, וקשה להשיג את התאים שלהם - במיוחד הביצים.
בשבוע שעבר, החברה דיווח על מעקף משמעותי. בפעם הראשונה, הם הפכו תאי עור של פיל לתאי גזע, שלכל אחד מהם פוטנציאל להפוך לכל תא או רקמה בגוף.
ההתקדמות מקלה על אימות תוצאות עריכת הגנים במעבדה לפני התחייבות להריון פוטנציאלי - שנמשך עד 22 חודשים עבור פילים. מדענים יכלו, למשל, לשדל את תאי הגזע של הפיל המהונדסים להפוך לתאי שיער ולבדוק עריכות גנים שמעניקות לממותה את הפרווה העבה והחמה האייקונית שלה.
תאי גזע פלוריפוטנטיים אלה, או iPSCs, היו קשים במיוחד להכנה מתאי פיל. בעלי החיים "הם מין מיוחד מאוד ורק התחלנו לגרד את פני השטח של הביולוגיה הבסיסית שלהם", אמר ד"ר אריונה היסולי, העומדת בראש מדעי הביולוגי בקולוסל, ב-a בידיעה שהונפקה לתקשורת.
מכיוון שהגישה צריכה רק דגימת עור מפיל אסייתי, היא עושה דרך ארוכה להגנה על המין בסכנת הכחדה. הטכנולוגיה יכולה גם לתמוך בשימור עבור פילים חיים על ידי מתן תוכניות רבייה עם ביצים מלאכותיות העשויות מתאי עור.
"פילים עשויים לקבל את הפרס 'הכי קשה לתכנת מחדש'", אמר ד"ר ג'ורג' צ'רץ', גנטיקאי מהרווארד ומייסד שותף קולוסאלי, "אבל ללמוד איך לעשות את זה בכל מקרה יעזור למחקרים רבים אחרים, במיוחד על מינים בסכנת הכחדה".
להחזיר את הגלגל אחורה
לפני כמעט שני עשורים, הביולוג היפני ד"ר Shinya Yamanaka חולל מהפכה בביולוגיה על ידי החזרת תאים בוגרים למצב דמוי תאי גזע.
הטכניקה זוכת פרס נובל, שהודגמה לראשונה בעכברים, דורשת רק ארבעה חלבונים, שנקראים יחד גורמי ימאנקה. התאים המתוכנתים מחדש, שמקורם לעתים קרובות מתאי עור, יכולים להתפתח למגוון של רקמות עם הדרכה כימית נוספת.
תאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs), כפי שהם נקראים, שינו את הביולוגיה. הם קריטיים לתהליך של בניית אורגנואידים במוח - כדורים מיניאטוריים של נוירונים הנוצצים בפעילות - וניתן לשדל אותם לתוך תאי ביצית או מודלים מוקדמים עוברים אנושיים.
הטכנולוגיה מבוססת היטב עבור עכברים ובני אדם. לא כך לגבי פילים. "בעבר, שפע של ניסיונות ליצור iPSCs לפילים לא הועילו", אמר היסולי.
רוב תאי הפיל מתו כאשר טופלו במתכון הסטנדרטי. אחרים הפכו לתאים מזדקנים "זומביים" - חיים אך אינם מסוגלים לבצע את הפונקציות הביולוגיות הרגילות שלהם - או שחל שינוי קטן מזהותם המקורית.
בדיקה נוספת מצאה את האשם: חלבון בשם TP53. החלבון, הידוע ביכולתו להילחם בסרטן, מכונה לעתים קרובות שומר הסף הגנטי. כאשר הגן ל-TP53 מופעל, החלבון דוחף בתאים טרום סרטניים להרוס את עצמם מבלי לפגוע בשכניהם.
לרוע המזל, TP53 גם מעכב תכנות מחדש של iPSC. חלק מגורמי Yamanaka מחקים את השלבים הראשונים של צמיחת הסרטן שעלולים לגרום להרס עצמי של תאים ערוכים. לפילים יש 29 עותקים נכבדים של הגן "מגן". יחד, הם יכלו בקלות למעוך תאים עם DNA שעבר מוטציה, כולל אלה שעברו עריכה של הגנים שלהם.
"ידענו ש-p53 הולך להיות עניין גדול", צ'רץ' אמר לי מה היא ניו יורק טיימס.
כדי לעקוף את שומר הסף, הצוות הגה קוקטייל כימי לבלימת ייצור TP53. עם מנה שלאחר מכן של גורמי התכנות מחדש, הם הצליחו ליצור את ה-iPSCs של הפיל הראשון מתאי עור.
סדרה של בדיקות הראתה שהתאים שעברו שינוי נראו והתנהגו כצפוי. היו להם גנים וסמני חלבון שנראו לעתים קרובות בתאי גזע. כאשר נתנו להם להתפתח הלאה למקבץ של תאים, הם יצרו מבנה תלת-שכבתי קריטי להתפתחות מוקדמת של העובר.
"באמת חיכינו לדברים האלה נואשות," צ'רץ' אמר לי טבע. הצוות פרסם את תוצאותיו, שעדיין לא עברו ביקורת עמיתים, בשרת preprint bioRxiv.
דרך ארוכה קדימה
ספר המשחקים הנוכחי של החברה להחזרת הממותה מסתמך על טכנולוגיות שיבוט, לא על iPSCs.
אבל התאים הם בעלי ערך כמקורבים לתאי ביצית פילים או אפילו לעוברים, מה שמאפשר למדענים להמשיך בעבודתם מבלי לפגוע בבעלי חיים בסכנת הכחדה.
הם עשויים, למשל, להפוך את תאי הגזע החדשים לתאי ביצית או זרע - הישג עד כה מושגת רק בעכברים- לעריכה גנטית נוספת. רעיון נוסף הוא להפוך אותם ישירות למבנים דמויי עובר המצוידים בגנים ממותה.
החברה גם בוחנת להתפתח רחמים מלאכותיים לעזור לטפח כל עובר ערוך ואולי להביא אותם לידי ביטוי. בשנת 2017, רחם מלאכותי הוליד כבש בריא, וכיום רחם מלאכותי מתקדמים לקראת ניסויים בבני אדם. מערכות אלו יפחיתו את הצורך בפונדקאיות של פילים וימנעו מסכנת מחזורי הרבייה הטבעיים שלהם.
מכיוון שהמחקר הוא הדפסה מוקדמת, תוצאותיו עדיין לא נבדקו על ידי מומחים אחרים בתחום. נותרו שאלות רבות. לדוגמה, האם התאים המתוכנתים מחדש שומרים על מצב תאי הגזע שלהם? האם ניתן להפוך אותם למספר סוגי רקמה לפי דרישה?
החייאת הממותה היא המטרה הסופית של קולוסל. אבל ד"ר וינסנט לינץ' מאוניברסיטת באפלו, שניסה זמן רב לייצר iPSCs מפילים, חושב שהתוצאות יכולות להיות טווח רחב יותר.
פילים עמידים להפליא לסרטן. אף אחד לא יודע למה. מכיוון שה-iPSCs של המחקר נמחקו מ-TP53, גן מגן על סרטן, הם יכולים לעזור למדענים לזהות את הקוד הגנטי שמאפשר לפילים להילחם בגידולים ועשויים לעורר השראה לטיפולים חדשים גם עבורנו.
בשלב הבא, הצוות מקווה לשחזר תכונות ממותה - כמו שיער ארוך ומשקעים שומניים - במודלים של תאים ובעלי חיים העשויים מתאי פיל ערוכים בגנים. אם הכל ילך כשורה, הם ישתמשו בטכניקה כמו זו המשמשת לשבט את הכבשה דולי כדי ללדת את העגלים הראשונים.
האם ניתן לכנות את החיות הללו ממותות עדיין נתון לוויכוח. הגנום שלהם לא יתאים בדיוק למין שנכחד. יתר על כן, ביולוגיה והתנהגות של בעלי חיים תלויים מאוד באינטראקציות עם הסביבה. האקלים שלנו השתנה באופן דרמטי מאז שהממותות נכחדו לפני 4,000 שנה. הטונדרה הארקטית - ביתם הישן - נמסה במהירות. האם בעלי החיים שקמו לתחייה יכולים להסתגל לסביבה שלא הותאמו לה לשוטט?
גם בעלי חיים לומדים אחד מהשני. בלי ממותה חיה שתראה לעגל איך להיות ממותה בסביבתו הטבעית, היא עשויה לאמץ מערכת התנהגויות שונה לחלוטין.
לקולוסל יש תוכנית כללית להתמודד עם השאלות הקשות הללו. בינתיים, העבודה תעזור לפרויקט להתקדם מבלי לסכן פילים, על פי כנסייה.
"זהו צעד משמעותי" אמר בן לם, מייסד משותף ומנכ"ל Colossal. "כל צעד מקרב אותנו ליעדים ארוכי הטווח שלנו להחזיר את המין האיקוני הזה".
תמונת אשראי: ביו-מדעים ענקיים
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/
