Zadnji volnati mamut je taval po ogromni arktični tundri pred 4,000 leti. Njihovi geni še danes živijo v veličastni živali – azijskem slonu.

Azijski sloni so z 99.6-odstotno podobnostjo v svojem genetskem sestavu odlično izhodišče za drzen načrt, kako mamuta – ali kaj podobnega – vrniti pred izumrtje. projekt, ki ga je lansiralo biotehnološko podjetje Kolosalni leta 2021 privzdignil obrvi zaradi svojega moonshot cilja.

Celoten priročnik zveni preprosto.

Prvi korak je sekvenciranje in primerjava genomov mamuta in slona. Nato bodo znanstveniki identificirali gene za fizičnimi lastnostmi – dolgimi lasmi, maščobnimi oblogami –, ki so mamutom omogočale, da so uspevali pri nizkih temperaturah, in jih nato z urejanjem genov vstavili v celice slonov. Nazadnje bo ekipa prenesla jedro, v katerem je DNK, iz urejenih celic v slonje jajce in vsadila zarodek v nadomestek.

Težava? Azijski sloni so ogroženi in njihove celice – zlasti jajčeca – je težko dobiti.

Prejšnji teden je podjetje je poročal o večji rešitvi. Prvič so transformirali celice slonje kože v matične celice, od katerih ima vsaka potencial, da postane katera koli celica ali tkivo v telesu.

Ta napredek olajša potrjevanje rezultatov urejanja genov v laboratoriju, preden se zavežete morebitni nosečnosti – ki pri slonih traja do 22 mesecev. Znanstveniki bi lahko na primer spodbudili proizvedene slonove matične celice, da postanejo lasne celice, in testirali spremembe genov, ki dajejo mamutu njegovo ikonično debelo in toplo dlako.

Te inducirane pluripotentne matične celice ali iPSC je bilo še posebej težko izdelati iz slonjih celic. Živali "so zelo posebna vrsta in šele začeli smo praskati po površini njihove temeljne biologije," je dejal Dr. Eriona Hysolli, ki vodi bioznanost pri Colossal, v a sporočilo za javnost.

Ker pristop potrebuje samo vzorec kože azijskega slona, ​​je zelo pomemben za zaščito ogrožene vrste. Tehnologija bi lahko podpirala tudi ohranjanje živih slonov z zagotavljanjem programov vzreje z umetnimi jajci, izdelanimi iz kožnih celic.

"Sloni bi lahko dobili nagrado, ki jo je 'najtežje reprogramirati'," je dejal Dr. George Church, harvardski genetik in soustanovitelj Colossal, "toda učenje, kako to vseeno narediti, bo pomagalo številnim drugim študijam, zlasti o ogroženih vrstah."

Obrnite uro nazaj

Pred skoraj dvema desetletjema je japonski biolog dr. Shinya Yamanaka revolucioniral biologijo s povrnitvijo zrelih celic v stanje, podobno matičnim celicam.

Nobelova nagrajena tehnika, ki je bila prvič prikazana na miših, zahteva samo štiri proteine, ki jih skupaj imenujemo faktorji Yamanaka. Reprogramirane celice, ki pogosto izhajajo iz kožnih celic, se lahko razvijejo v vrsto tkiv z nadaljnjim kemičnim vodenjem.

Inducirane pluripotentne izvorne celice (iPSC), kot jim pravijo, so spremenile biologijo. So ključnega pomena za proces gradnje možganskih organoidov – miniaturnih kroglic nevronov, ki se iskrijo z aktivnostjo – in jih je mogoče nagovoriti v jajčne celice ali modele zgodnjih človeških zarodkov.

Tehnologija je dobro uveljavljena za miši in ljudi. Ne velja za slone. "V preteklosti številni poskusi ustvarjanja iPSC slonov niso bili uspešni," je dejal Hysolli.

Večina slonjih celic je umrla pri zdravljenju s standardnim receptom. Druge so se spremenile v "zombi" starajoče se celice - živeče, vendar nezmožne opravljati svojih običajnih bioloških funkcij - ali pa so imele le malo sprememb od svoje prvotne identitete.

Nadaljnje iskanje je odkrilo krivca: beljakovino, imenovano TP53. Protein, znan po svoji sposobnosti za boj proti raku, se pogosto imenuje genetski vratar. Ko je gen za TP53 vklopljen, protein spodbudi predrakave celice k samouničenju, ne da bi poškodoval svoje sosede.

Na žalost TP53 ovira tudi reprogramiranje iPSC. Nekateri dejavniki Yamanaka posnemajo prve stopnje rasti raka, ki bi lahko povzročile samouničenje urejenih celic. Sloni imajo zajetnih 29 kopij gena "zaščitnika". Skupaj bi zlahka zmečkali celice z mutirano DNK, vključno s tistimi, ki so jim uredili gene.

"Vedeli smo, da bo p53 velik posel," Church Rekel o New York Times.

Da bi zaobšli vratarja, je ekipa izdelala kemični koktajl za zaviranje proizvodnje TP53. Z naknadnim odmerkom reprogramirnih faktorjev jim je uspelo narediti prve slonje iPSC iz kožnih celic.

Serija testov je pokazala, da so transformirane celice izgledale in se obnašale po pričakovanjih. Imeli so gene in beljakovinske označevalce, ki jih pogosto opazimo v matičnih celicah. Ko se jim je omogočil nadaljnji razvoj v grozd celic, so oblikovale triplastno strukturo, ki je ključnega pomena za zgodnji razvoj zarodka.

"Resnično smo obupno čakali na te stvari," Church Rekel Narava. Ekipa je objavila svoje rezultate, ki še niso strokovno pregledani, na strežniku za prednatis bioRxiv.

Dolga pot pred nami

Trenutni načrt podjetja za vrnitev mamuta se opira na tehnologije kloniranja, ne na iPSC.

Toda celice so dragocene kot posredniki za slonje jajčne celice ali celo zarodke, kar znanstvenikom omogoča, da nadaljujejo svoje delo, ne da bi poškodovali ogrožene živali.

Nove izvorne celice lahko na primer spremenijo v jajčne celice ali semenčice – dosedanji podvig dosežen le pri miših— za nadaljnje gensko urejanje. Druga ideja je, da jih neposredno preoblikujemo v zarodke podobne strukture, opremljene z mamutovimi geni.

Podjetje si prizadeva tudi za razvoj umetne maternice za pomoč pri negovanju morebitnih spremenjenih zarodkov in morebitnem njihovem donošenju. Leta 2017 je umetna maternica skotila zdravo jagnje, umetne maternice pa so zdaj premikajo k poskusom na ljudeh. Ti sistemi bi zmanjšali potrebo po nadomestkih za slone in preprečili ogrožanje njihovih naravnih reprodukcijskih ciklov.

Ker je študija prednatis, njenih rezultatov še niso preverili drugi strokovnjaki s tega področja. Veliko vprašanj ostaja. Na primer, ali reprogramirane celice ohranijo svoj status izvornih celic? Ali jih je mogoče na zahtevo preoblikovati v več vrst tkiv?

Oživitev mamuta je Colossalov končni cilj. Toda dr. Vincent Lynch z Univerze v Buffalu, ki že dolgo poskuša izdelati iPSC iz slonov, meni, da bi lahko bili rezultati širši doseg.

Sloni so izredno odporni proti raku. Nihče ne ve zakaj. Ker so iPSC v študiji brez TP53, gena za zaščito pred rakom, bi lahko znanstvenikom pomagali identificirati genetsko kodo, ki slonom omogoča, da se borijo proti tumorjem, in potencialno spodbuditi nova zdravljenja tudi za nas.

Nato ekipa upa, da bo poustvarila lastnosti mamuta – kot so dolgi lasje in maščobne obloge – v celičnih in živalskih modelih, izdelanih iz gensko spremenjenih slonjih celic. Če bo šlo vse po sreči, bodo uporabili tehniko, kakršno so uporabili pri kloniranju ovce Dolly, da bodo skotili prve teličke.

O tem, ali lahko te živali imenujemo mamuti, je še vedno predmet razprave. Njihov genom se ne bo popolnoma ujemal z izumrlo vrsto. Poleg tega sta biologija in vedenje živali močno odvisna od interakcij z okoljem. Naše podnebje se je močno spremenilo, odkar so pred 4,000 leti izumrli mamuti. Arktična tundra – njihov stari dom – se hitro topi. Ali se lahko obujene živali prilagodijo okolju, za pohajkovanje po katerem niso bile prilagojene?

Tudi živali se učijo druga od druge. Brez živega mamuta, ki bi teletu pokazal, kako biti mamut v njegovem naravnem okolju, se lahko vede povsem drugače.

Colossal ima splošen načrt za reševanje teh težkih vprašanj. Medtem bo delo pomagalo projektu napredovati, ne da bi pri tem ogrozili slone, po navedbah Cerkev.

"To je pomemben korak," je dejal Ben Lamm, soustanovitelj in izvršni direktor podjetja Colossal. "Vsak korak nas približuje našim dolgoročnim ciljem vrnitve te ikonične vrste."

Kreditno slike: Kolosalne bioznanosti

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/