最後のケナガマンモスは 4,000 年前、広大な北極のツンドラを歩き回っていました。彼らの遺伝子は、今日でも雄大な動物であるアジアゾウの中に生き続けています。
遺伝子構造の99.6パーセントの類似性を持つアジアゾウは、マンモス、あるいはそれに近いものを絶滅から取り戻すという大胆な計画の出発点として最適だ。 プロジェクト、バイオテクノロジー企業によって発売されました 巨大な 2021 年には、そのムーンショット目標に眉をひそめました。
全体的な戦略は単純明快に思えます。
最初のステップは、マンモスとゾウのゲノムを解読して比較することです。次に科学者たちは、マンモスが氷点下の気温でも成長できるようにした身体的特徴（長い毛、脂肪の蓄積）の背後にある遺伝子を特定し、遺伝子編集を使用してそれらをゾウの細胞に挿入する予定だ。最後に、研究チームは編集した細胞からDNAが入っている核をゾウの卵に移し、その胚を代理動物に移植する予定だ。
問題？アジアゾウは絶滅の危機に瀕しており、その細胞、特に卵は入手困難です。
先週、会社 主要な回避策を報告しました。彼らは初めて、ゾウの皮膚細胞を幹細胞に変換しました。幹細胞はそれぞれ、体内のあらゆる細胞や組織になる可能性があります。
この進歩により、ゾウの場合は最長 22 か月続く妊娠の可能性に取り組む前に、研究室で遺伝子編集の結果を検証することが容易になります。たとえば、科学者たちは、操作されたゾウの幹細胞を誘導して有毛細胞にし、マンモスの象徴的な厚くて暖かい毛皮を与える遺伝子編集をテストすることができるだろう。
これらの人工多能性幹細胞 (iPSC) は、ゾウの細胞から作るのが特に困難でした。この動物は「非常に特殊な種であり、私たちはその基本的な生物学の表面をなぞり始めたばかりです。」 と コロッサル社で生物科学を率いるエリオナ・ヒソリ博士は、 プレスリリース.
このアプローチに必要なのはアジアゾウの皮膚サンプルのみであるため、絶滅危惧種の保護に大いに役立ちます。この技術は、皮膚細胞から作られた人工卵を使った繁殖プログラムを提供することで、生きているゾウの保護を支援することもできる。
「ゾウは『再プログラムが最も難しい』賞を受賞するかもしれない。」 と ハーバード大学の遺伝学者であり、Colossalの共同創設者であるジョージ・チャーチ博士は、「しかし、とにかくその方法を学ぶことは、特に絶滅危惧種に関する他の多くの研究に役立つでしょう。」
時計を戻す
ほぼ20年前、日本の生物学者山中伸弥博士は、成熟細胞を幹細胞のような状態に戻すことで生物学に革命をもたらしました。
マウスで最初に実証されたこのノーベル賞受賞技術は、総称して山中因子と呼ばれる 4 つのタンパク質のみを必要とします。再プログラムされた細胞は皮膚細胞に由来することが多く、さらなる化学的誘導によりさまざまな組織に発達することができます。
人工多能性幹細胞 (iPSC) は、その名の通り、生物学を変革しました。これらは、脳オルガノイド（活動によって発火するニューロンの小型ボール）を構築するプロセスに不可欠であり、卵細胞や初期の細胞モデルに誘導することができます。 ヒト胚.
この技術はマウスと人間に対して十分に確立されています。ゾウの場合はそうではありません。 「これまで、ゾウのiPSCを作製する多くの試みは成果を上げていませんでした」とヒソリ氏は語った。
標準的なレシピで処理すると、ゾウの細胞のほとんどが死滅しました。他のものは、「ゾンビ」老化細胞（生きているが通常の生物学的機能を実行できない）に変わったり、元のアイデンティティからほとんど変化がなかったりします。
さらに調査を進めた結果、犯人は TP53 と呼ばれるタンパク質であることが判明しました。このタンパク質はがんを撃退する能力で知られており、遺伝子の門番とも呼ばれています。 TP53 の遺伝子がオンになると、このタンパク質は前がん細胞に隣接細胞を傷つけることなく自己破壊するよう促します。
残念なことに、TP53 は iPSC の再プログラミングも妨げます。山中因子の一部は癌増殖の最初の段階を模倣しており、編集された細胞を自己破壊させる可能性があります。ゾウは「プロテクター」遺伝子のコピーを 29 個も持っています。これらを一緒に使えば、遺伝子が編集された細胞も含め、変異した DNA を持つ細胞を簡単に潰すことができる。
「p53 が大きな問題になることは分かっていました」とチャーチ 言われ ニューヨーク·タイムズ紙.
門番を回避するために、チームはTP53の生成を阻害する化学カクテルを考案した。その後、再プログラミング因子を投与することで、皮膚細胞から最初のゾウのiPSCを作製することができた。
一連のテストにより、形質転換された細胞が期待どおりに外観および動作することが示されました。彼らは、幹細胞でよく見られる遺伝子とタンパク質マーカーを持っていました。さらに細胞のクラスターに発達させると、初期胚の発達に不可欠な 3 層構造が形成されました。
「私たちは本当にこのようなものを必死で待っていました」とチャーチ 言われ 自然. チームは結果を発表した、まだ査読されていませんが、プレプリント サーバー bioRxiv 上にあります。
長い道のり
マンモスを復活させるための同社の現在の戦略は、iPSC ではなくクローン技術に依存している。
しかし、この細胞はゾウの卵細胞や胚の代用として貴重であり、科学者たちは絶滅の危機に瀕している動物に危害を加えることなく研究を続けることができる。
たとえば、新しい幹細胞を卵子細胞や精子細胞に変換する可能性がありますが、これはこれまでの偉業です。 マウスでのみ達成—さらなる遺伝子編集のために。もう一つのアイデアは、それらをマンモスの遺伝子を備えた胚のような構造に直接変換することです。
同社は開発も検討している 人工子宮 編集された胚を育て、出産に至る可能性を支援します。 2017年に人工子宮が健康な子羊を出産し、現在では人工子宮は 人体実験に向けて進んでいる。これらのシステムはゾウの代理母の必要性を減らし、ゾウの自然な生殖サイクルを危険にさらすことを避けるでしょう。
この研究はプレプリントであるため、その結果はこの分野の他の専門家によってまだ精査されていません。多くの疑問が残っています。たとえば、再プログラムされた細胞は幹細胞の状態を維持しますか?必要に応じて複数の組織タイプに変換できますか?
マンモスを復活させることがコロッサルの最終目標です。しかし、長年ゾウからiPS細胞を作ろうと試みてきたバッファロー大学のビンセント・リンチ博士は、その結果は可能性があると考えている。 より広いリーチ.
ゾウは癌に対して非常に耐性があります。その理由は誰にもわかりません。この研究のiPS細胞はがん防御遺伝子であるTP53が取り除かれているため、科学者がゾウが腫瘍と戦うことを可能にする遺伝暗号を特定するのに役立ち、私たちにも新しい治療法をもたらす可能性がある。
次に研究チームは、遺伝子編集されたゾウの細胞から作られた細胞モデルや動物モデルで、長い毛や脂肪沈着などのマンモスの特徴を再現したいと考えている。すべてがうまくいけば、羊のドリーのクローンを作成して最初の子牛を誕生させるのに使われたような技術が採用されることになる。
これらの動物をマンモスと呼べるかどうかはまだ議論の余地がある。彼らのゲノムは絶滅種と完全には一致しません。さらに、動物の生物学と行動は環境との相互作用に強く依存します。 4,000年前にマンモスが絶滅して以来、私たちの気候は劇的に変化しました。彼らの古里である北極のツンドラが急速に溶けつつある。復活した動物たちは、歩き回るのに適応していなかった環境に適応できるでしょうか?
動物もお互いから学びます。生きたマンモスが自然の生息地でマンモスになる方法を子牛に教えなければ、子牛はまったく異なる行動をとる可能性があります。
Colossal には、これらの困難な問題に取り組むための一般的な計画があります。それまでの間、この作業はゾウを危険にさらすことなくプロジェクトを進めるのに役立ちます。 による 教会。
「これは重要な一歩だ」 と ベン・ラム氏、Colossal社の共同創設者兼最高経営責任者（CEO）。 「各段階で、この象徴的な種を復活させるという長期的な目標に近づくことができます。」
画像のクレジット： 巨大なバイオサイエンス
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- 情報源： https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/
