Ostatni mamut włochaty przemierzał rozległą arktyczną tundrę 4,000 lat temu. Ich geny nadal żyją w majestatycznym zwierzęciu – słoniu azjatyckim.

Dzięki podobieństwu genetycznemu wynoszącemu 99.6% słonie azjatyckie są idealnym punktem wyjścia dla śmiałego planu przywrócenia mamuta – lub czegoś mu bliskiego – przed wyginięciem. Projekt, uruchomiona przez firmę biotechnologiczną Kolosalny w 2021 r. uniósł brwi, słysząc swój cel w postaci strzału na księżyc.

Ogólny podręcznik wydaje się prosty.

Pierwszym krokiem jest sekwencjonowanie i porównanie genomów mamuta i słonia. Następnie naukowcy zidentyfikują geny odpowiedzialne za cechy fizyczne – długie włosy i złogi tłuszczu – które umożliwiły mamutom rozwój w ujemnych temperaturach, a następnie wprowadzą je do komórek słoni za pomocą edycji genów. Na koniec zespół przeniesie jądro – w którym mieści się DNA – z poddanych edycji komórek do jaja słonia i wszczepi zarodek surogatowi.

Problem? Słonie azjatyckie są zagrożone, a ich komórki – zwłaszcza jaja – są trudne do zdobycia.

W zeszłym tygodniu firma zgłosiło główne obejście. Po raz pierwszy przekształcili komórki skóry słonia w komórki macierzyste, z których każda mogła stać się dowolną komórką lub tkanką w organizmie.

Postęp ten ułatwia weryfikację wyników edycji genów w laboratorium przed zajściem w potencjalną ciążę, która w przypadku słoni trwa do 22 miesięcy. Naukowcy mogliby na przykład nakłonić zmodyfikowane komórki macierzyste słonia do przekształcenia się w komórki rzęsate i przetestować zmiany w genach, które nadają mamutowi charakterystyczną grubą, ciepłą sierść.

Te indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) były szczególnie trudne do wytworzenia z komórek słoni. Zwierzęta „są bardzo szczególnym gatunkiem i dopiero zaczęliśmy zarysowywać powierzchnię ich podstawowej biologii” powiedziany Doktor Eriona Hysolli, która kieruje naukami biologicznymi w Colossal, w: komunikat prasowy.

Ponieważ w ramach tego podejścia wystarczy jedynie próbka skóry słonia azjatyckiego, w dużym stopniu przyczynia się to do ochrony zagrożonego gatunku. Technologia ta mogłaby również wspierać ochronę żywych słoni poprzez zapewnianie programom hodowlanym sztucznych jaj wytwarzanych z komórek skóry.

„Słonie mogą otrzymać nagrodę za „najtrudniejszą do przeprogramowania”” powiedziany Doktor George Church, genetyk z Harvardu i współzałożyciel Colossal, „ale nauczenie się, jak to zrobić, mimo wszystko pomoże w wielu innych badaniach, zwłaszcza nad gatunkami zagrożonymi”.

Cofnij zegar

Prawie dwie dekady temu japoński biolog dr Shinya Yamanaka zrewolucjonizował biologię, przywracając dojrzałe komórki do stanu przypominającego komórki macierzyste.

Technika, która po raz pierwszy została zademonstrowana na myszach i nagrodzona Nagrodą Nobla, wymaga jedynie czterech białek, zwanych łącznie czynnikami Yamanaka. Przeprogramowane komórki, często pochodzące z komórek skóry, mogą przekształcić się w szereg tkanek pod wpływem dalszych wskazówek chemicznych.

Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC), jak się je nazywa, zmieniły biologię. Odgrywają kluczową rolę w procesie budowania organoidów mózgowych – miniaturowych kulek neuronów iskrzących aktywnością – i można je nakłonić do powstania komórek jajowych lub modeli wczesnych procesów rozwojowych. ludzkich embrionów.

Technologia ta jest dobrze sprawdzona w przypadku myszy i ludzi. Inaczej jest w przypadku słoni. „W przeszłości wiele prób wygenerowania iPSC słoni nie zakończyło się sukcesem” – powiedział Hysolli.

Większość komórek słoni umarła po zastosowaniu standardowej receptury. Inne zamieniły się w starzejące się komórki „zombie” – żyjące, ale niezdolne do wykonywania swoich zwykłych funkcji biologicznych – lub niewiele zmieniły się w stosunku do swojej pierwotnej tożsamości.

Dalsze śledztwo znalazło winowajcę: białko zwane TP53. Znane ze swojej zdolności do walki z rakiem, białko to często nazywane jest genetycznym strażnikiem. Kiedy gen TP53 jest włączony, białko to pobudza komórki przednowotworowe do samozniszczenia bez szkody dla sąsiadów.

Niestety TP53 utrudnia również przeprogramowanie iPSC. Niektóre czynniki Yamanaki naśladują pierwsze etapy wzrostu raka, co może spowodować samozniszczenie edytowanych komórek. Słonie mają aż 29 kopii genu „ochronnego”. Razem mogliby z łatwością zmiażdżyć komórki ze zmutowanym DNA, w tym te, których geny zostały zmodyfikowane.

„Wiedzieliśmy, że p53 będzie wielką sprawą” – Church powiedział dotychczasowy New York Times.

Aby ominąć strażnika, zespół opracował koktajl chemiczny hamujący produkcję TP53. Dzięki kolejnej dawce czynników przeprogramowujących udało im się wytworzyć pierwsze iPSC słonia z komórek skóry.

Seria testów wykazała, że ​​transformowane komórki wyglądały i zachowywały się zgodnie z oczekiwaniami. Miały geny i markery białkowe często spotykane w komórkach macierzystych. Kiedy umożliwiono im dalszy rozwój w skupisko komórek, utworzyły one trójwarstwową strukturę niezbędną dla wczesnego rozwoju zarodka.

„Naprawdę desperacko czekaliśmy na te rzeczy” – Church powiedział Natura. Zespół opublikował swoje wyniki, które nie zostały jeszcze zrecenzowane, na serwerze preprintów bioRxiv.

Długa droga przed nami

Obecny plan firmy dotyczący przywrócenia mamuta opiera się na technologiach klonowania, a nie iPSC.

Komórki te są jednak cenne jako zastępcze komórki jajowe słoni, a nawet zarodki, co pozwala naukowcom kontynuować pracę bez szkody dla zagrożonych zwierząt.

Mogą na przykład przekształcić nowe komórki macierzyste w komórki jajowe lub plemniki, co jak dotąd jest wyczynem uzyskano jedynie u myszy— do dalszej edycji genetycznej. Innym pomysłem jest bezpośrednie przekształcenie ich w struktury przypominające embrion, wyposażone w geny mamuta.

Firma myśli także o rozwoju sztuczne macice aby pomóc pielęgnować wszelkie edytowane zarodki i potencjalnie doprowadzić je do porodu. W 2017 roku ze sztucznej macicy urodziło się zdrowe jagnię, a sztuczne macice są teraz zmierza w stronę prób na ludziach. Systemy te zmniejszyłyby zapotrzebowanie na surogaty słoni i pozwoliłyby uniknąć narażania ich naturalnych cykli rozrodczych.

Ponieważ badanie ma charakter wstępny, jego wyniki nie zostały jeszcze sprawdzone przez innych ekspertów w tej dziedzinie. Pozostaje wiele pytań. Na przykład, czy przeprogramowane komórki zachowują swój status komórek macierzystych? Czy na żądanie można je przekształcić w wiele rodzajów tkanek?

Ożywienie mamuta jest ostatecznym celem Colossala. Jednak dr Vincent Lynch z Uniwersytetu w Buffalo, który od dawna próbuje wyhodować iPSC ze słoni, uważa, że ​​wyniki mogły mieć szerszy zasięg.

Słonie są wyjątkowo odporne na raka. Nikt nie wie dlaczego. Ponieważ komórki iPSC biorące udział w badaniu pozbawione są TP53, genu chroniącego przed rakiem, mogą pomóc naukowcom w zidentyfikowaniu kodu genetycznego, który pozwala słoniom zwalczać nowotwory i potencjalnie zainspirować także nas do nowych metod leczenia.

Następnie zespół ma nadzieję odtworzyć cechy mamuta – takie jak długie włosy i złogi tłuszczu – w modelach komórkowych i zwierzęcych wykonanych z komórek słoni poddanych edycji genów. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, zastosują technikę podobną do tej zastosowanej przy klonowaniu owcy Dolly w celu urodzenia pierwszych cieląt.

To, czy zwierzęta te można nazwać mamutami, jest wciąż przedmiotem dyskusji. Ich genom nie będzie dokładnie pasował do wymarłego gatunku. Co więcej, biologia i zachowanie zwierząt w dużym stopniu zależą od interakcji ze środowiskiem. Nasz klimat zmienił się dramatycznie od czasu wyginięcia mamutów 4,000 lat temu. Tundra arktyczna – ich stary dom – szybko topnieje. Czy wskrzeszone zwierzęta potrafią przystosować się do środowiska, do którego nie były przystosowane?

Zwierzęta także uczą się od siebie nawzajem. Bez żywego mamuta, który pokazałby cielakowi, jak być mamutem w swoim naturalnym środowisku, może ono przyjąć zupełnie inny zestaw zachowań.

Colossal ma ogólny plan rozwiązania tych trudnych pytań. W międzyczasie prace pomogą w postępie projektu bez narażania słoni na ryzyko, według Kościół.

„To doniosły krok” powiedziany Ben Lamm, współzałożyciel i dyrektor generalny Colossal. „Każdy krok przybliża nas do naszych długoterminowych celów, jakim jest przywrócenie tego kultowego gatunku”.

Kredytowych Image: Kolosalne nauki biologiczne

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/