Ultimul mamut lânos a cutreierat vasta tundra arctică acum 4,000 de ani. Genele lor trăiesc și astăzi într-un animal maiestuos - elefantul asiatic.

Cu o asemănare de 99.6% în structura lor genetică, elefanții asiatici sunt punctul de plecare perfect pentru un plan îndrăzneț de a aduce mamutul – sau ceva apropiat – înapoi de la dispariție. Proiectul, lansat de compania de biotehnologie Colosal în 2021, a ridicat sprâncenele pentru obiectivul său lunar.

În general, manualul de joc sună simplu.

Primul pas este secvențarea și compararea genomilor mamutului și elefantului. În continuare, oamenii de știință vor identifica genele din spatele trăsăturilor fizice - părul lung, depozitele de grăsime - care le-au permis mamuților să prospere la temperaturi de îngheț și apoi le vor introduce în celulele de elefant folosind editarea genelor. În cele din urmă, echipa va transfera nucleul - care găzduiește ADN-ul - din celulele editate într-un ou de elefant și va implanta embrionul într-un surogat.

Problema? Elefanții asiatici sunt pe cale de dispariție, iar celulele lor, în special ouăle, sunt greu de găsit.

Săptămâna trecută, compania a raportat o soluție majoră. Pentru prima dată, au transformat celulele pielii de elefant în celule stem, fiecare având potențialul de a deveni orice celulă sau țesut din organism.

Avansul facilitează validarea rezultatelor editării genelor în laborator înainte de a se angaja într-o potențială sarcină – care durează până la 22 de luni pentru elefanți. Oamenii de știință ar putea, de exemplu, să convingă celulele stem de elefant proiectate să devină celule de păr și să testeze modificări genetice care conferă mamutului haina sa iconică groasă și caldă.

Aceste celule stem pluripotente induse, sau iPSC, au fost deosebit de greu de realizat din celule de elefant. Animalele „sunt o specie foarte specială și abia am început să zgârie suprafața biologiei lor fundamentale”. a spus Dr. Eriona Hysolli, care conduce Bioștiințe la Colossal, într-un comunicatul de presă.

Deoarece abordarea are nevoie doar de o probă de piele de la un elefant asiatic, este un drum lung pentru a proteja speciile pe cale de dispariție. Tehnologia ar putea sprijini, de asemenea, conservarea elefanților vii, oferind programe de reproducere cu ouă artificiale făcute din celule ale pielii.

„Elefanții ar putea primi premiul „cel mai greu de reprogramat””, a spus Dr. George Church, un genetician de la Harvard și cofondator Colossal, „dar să înveți oricum cum să faci asta va ajuta multe alte studii, în special asupra speciilor pe cale de dispariție”.

Întoarceți ceasul înapoi

Cu aproape două decenii în urmă, biologul japonez dr. Shinya Yamanaka a revoluționat biologia restabilind celulele mature într-o stare asemănătoare celulelor stem.

Demonstrată pentru prima dată la șoareci, tehnica câștigătoare a Premiului Nobel necesită doar patru proteine, numite împreună factori Yamanaka. Celulele reprogramate, adesea derivate din celulele pielii, se pot dezvolta într-o serie de țesuturi cu ghidare chimică suplimentară.

Celulele stem pluripotente induse (iPSC), așa cum sunt numite, au transformat biologia. Ele sunt esențiale pentru procesul de construire a organoizilor creierului - bile miniaturale de neuroni care declanșează activitate - și pot fi aduși în celule de ou sau modele de timpuriu. embrioni umani.

Tehnologia este bine stabilită pentru șoareci și oameni. Nu este așa pentru elefanți. „În trecut, o multitudine de încercări de a genera iPSC-uri de elefant nu au fost fructuoase”, a spus Hysolli.

Majoritatea celulelor de elefant au murit atunci când au fost tratate cu rețeta standard. Alții s-au transformat în celule senescente „zombie” – vii, dar incapabile să-și îndeplinească funcțiile biologice obișnuite – sau au avut puține schimbări față de identitatea lor originală.

Investigații suplimentare au găsit vinovatul: o proteină numită TP53. Cunoscută pentru capacitatea sa de a lupta împotriva cancerului, proteina este adesea numită „purtatorul genetic”. Când gena pentru TP53 este activată, proteina îndeamnă celulele precanceroase să se autodistrugă fără a-și face rău vecinilor.

Din păcate, TP53 împiedică și reprogramarea iPSC. Unii dintre factorii Yamanaka imită primele etape ale creșterii cancerului, care ar putea determina autodistrugerea celulelor modificate. Elefanții au 29 de copii ale genei „protector”. Împreună, ei ar putea cu ușurință să zdrobească celulele cu ADN mutant, inclusiv pe cele cărora le-au fost modificate genele.

„Știam că p53 va fi o mare problemă”, Church a spus il New York Times.

Pentru a ocoli gardianul, echipa a conceput un cocktail chimic pentru a inhiba producția de TP53. Cu o doză ulterioară de factori de reprogramare, ei au reușit să facă primele iPSC-uri de elefant din celulele pielii.

O serie de teste au arătat că celulele transformate au arătat și s-au comportat conform așteptărilor. Ei aveau gene și markeri proteici adesea observați în celulele stem. Când au permis să se dezvolte în continuare într-un grup de celule, au format o structură cu trei straturi, critică pentru dezvoltarea timpurie a embrionului.

„Am așteptat cu disperare aceste lucruri,” Church a spus Natură. Echipa și-a publicat rezultatele, care nu au fost încă revizuite peer-review, pe serverul de preprint bioRxiv.

Drum lung înainte

Actualul manual al companiei pentru aducerea înapoi a mamutului se bazează pe tehnologii de clonare, nu pe iPSC.

Dar celulele sunt valoroase ca proxy pentru celulele ouălor de elefant sau chiar embrioni, permițând oamenilor de știință să-și continue munca fără a dăuna animalelor pe cale de dispariție.

Ele pot, de exemplu, să transforme noile celule stem în celule de ovule sau spermatozoizi – o ispravă până acum realizat doar la soareci- pentru editare genetică ulterioară. O altă idee este să le transformăm direct în structuri asemănătoare embrionilor echipate cu gene de mamut.

De asemenea, compania caută să se dezvolte pântece artificiale pentru a ajuta la hrănirea oricăror embrioni editați și, potențial, să-i aducă la termen. În 2017, un pântec artificial a dat naștere unui miel sănătos, iar pântecele artificiale sunt acum îndreptându-se spre încercările umane. Aceste sisteme ar reduce nevoia de surogat de elefant și ar evita să-și pună în pericol ciclurile naturale de reproducere.

Întrucât studiul este un preprint, rezultatele sale nu au fost încă verificate de alți experți în domeniu. Raman multe intrebari. De exemplu, celulele reprogramate își mențin starea de celule stem? Pot fi transformate în mai multe tipuri de țesut la cerere?

Reînvierea mamutului este scopul final al lui Colossal. Dar dr. Vincent Lynch de la Universitatea din Buffalo, care a încercat de mult să facă iPSC-uri din elefanți, crede că rezultatele ar putea fi o acoperire mai largă.

Elefanții sunt remarcabil de rezistenți la cancer. Nimeni nu știe de ce. Deoarece iPSC-urile studiului sunt lipsite de TP53, o genă de protecție împotriva cancerului, ele ar putea ajuta oamenii de știință să identifice codul genetic care le permite elefanților să lupte împotriva tumorilor și, potențial, să inspire noi tratamente și pentru noi.

Apoi, echipa speră să recreeze trăsăturile de mamut, cum ar fi părul lung și depozitele de grăsime, în modele de celule și animale realizate din celule de elefant modificate genetic. Dacă totul merge bine, vor folosi o tehnică ca cea folosită pentru a clona oaia Dolly pentru a naște primii viței.

Dacă aceste animale pot fi numite mamuți, este încă în discuție. Genomul lor nu se va potrivi exact cu speciile dispărute. În plus, biologia și comportamentul animalelor depind puternic de interacțiunile cu mediul. Clima noastră s-a schimbat dramatic de când mamuții au dispărut acum 4,000 de ani. Tundra arctică – vechea lor casă – se topește rapid. Pot animalele înviate să se adapteze la un mediu pe care nu au fost adaptate să hoinărească?

Animalele învață și unele de la altele. Fără un mamut viu care să arate unui vițel cum să fie un mamut în habitatul său natural, acesta poate adopta un set complet diferit de comportamente.

Colossal are un plan general pentru a aborda aceste întrebări dificile. Între timp, lucrările vor ajuta proiectul să progreseze fără a pune elefanții în pericol, în conformitate cu Biserică.

„Acesta este un pas important” a spus Ben Lamm, cofondator și CEO al Colossal. „Fiecare pas ne aduce mai aproape de obiectivele noastre pe termen lung de a aduce înapoi această specie iconică.”

Credit imagine: Bioștiințe colosale

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/