แมมมอธขนยาวตัวสุดท้ายท่องไปในทุ่งทุนดราอาร์กติกอันกว้างใหญ่เมื่อ 4,000 ปีก่อน ยีนของพวกมันยังคงอยู่ในสัตว์ที่สง่างามจนทุกวันนี้ นั่นคือ ช้างเอเชีย
ด้วยความคล้ายคลึงกันร้อยละ 99.6 ในโครงสร้างทางพันธุกรรม ช้างเอเชียจึงเป็นจุดเริ่มต้นที่สมบูรณ์แบบสำหรับแผนการอันกล้าแกร่งในการนำแมมมอธหรือสัตว์ใกล้สูญพันธุ์กลับมาจากการสูญพันธุ์ โครงการเปิดตัวโดยบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ มหึมา ในปี 2021 เลิกคิ้วเพื่อเป้าหมายมูนช็อต
Playbook โดยรวมฟังดูตรงไปตรงมา
ขั้นตอนแรกคือการจัดลำดับและเปรียบเทียบจีโนมของแมมมอธและช้าง ต่อไป นักวิทยาศาสตร์จะระบุยีนที่อยู่เบื้องหลังลักษณะทางกายภาพ เช่น ผมยาว ไขมันสะสม ที่ทำให้แมมมอธเจริญเติบโตได้ในอุณหภูมิที่เย็นเยือก จากนั้นจึงแทรกเข้าไปในเซลล์ช้างโดยใช้การแก้ไขยีน ในที่สุด ทีมงานจะถ่ายโอนนิวเคลียสซึ่งเป็นที่เก็บ DNA จากเซลล์ที่ถูกแก้ไขไปเป็นไข่ช้าง และฝังตัวอ่อนให้กลายเป็นตัวแทน
ปัญหา? ช้างเอเชียกำลังใกล้สูญพันธุ์ และเซลล์ของพวกมัน โดยเฉพาะไข่ หาซื้อได้ยาก
เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว บริษัท รายงานวิธีแก้ปัญหาที่สำคัญ. เป็นครั้งแรกที่พวกเขาเปลี่ยนเซลล์ผิวหนังของช้างให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งแต่ละเซลล์มีศักยภาพที่จะกลายเป็นเซลล์หรือเนื้อเยื่อใดๆ ในร่างกาย
ความก้าวหน้านี้ช่วยให้ตรวจสอบผลการแก้ไขยีนในห้องปฏิบัติการได้ง่ายขึ้นก่อนที่จะตั้งครรภ์ ซึ่งช้างจะใช้เวลานานถึง 22 เดือน ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์สามารถเกลี้ยกล่อมเซลล์ต้นกำเนิดช้างให้กลายเป็นเซลล์ขน และทดสอบการแก้ไขยีนที่ทำให้แมมมอธมีขนหนาและอบอุ่นอันเป็นเอกลักษณ์
เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent หรือ iPSCs ที่ถูกเหนี่ยวนำเหล่านี้สร้างได้ยากเป็นพิเศษจากเซลล์ช้าง สัตว์เหล่านี้ “เป็นสายพันธุ์ที่พิเศษมาก และเราเพิ่งจะเริ่มเกาพื้นผิวของชีววิทยาพื้นฐานของพวกมันเท่านั้น” กล่าวว่า ดร. Eriona Hysolli หัวหน้าฝ่ายวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ Colossal ใน a กดปล่อย.
เนื่องจากแนวทางนี้ต้องการเพียงตัวอย่างผิวหนังจากช้างเอเชียเท่านั้น การปกป้องสัตว์ใกล้สูญพันธุ์จึงช่วยได้มาก เทคโนโลยีดังกล่าวยังสามารถสนับสนุนการอนุรักษ์ช้างที่มีชีวิตได้ด้วยการจัดโปรแกรมการผสมพันธุ์ด้วยไข่เทียมที่ทำจากเซลล์ผิวหนัง
“ช้างอาจได้รับรางวัล 'โปรแกรมที่ยากที่สุด'” กล่าวว่า ดร. จอร์จ เชิร์ช นักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและผู้ร่วมก่อตั้ง Colossal “แต่การเรียนรู้วิธีการทำเช่นนี้จะช่วยในการศึกษาอื่นๆ อีกมากมาย โดยเฉพาะเกี่ยวกับสัตว์ใกล้สูญพันธุ์”
ย้อนเวลากลับไป
เกือบสองทศวรรษที่แล้ว ดร. ชินยะ ยามานากะ นักชีววิทยาชาวญี่ปุ่นได้ปฏิวัติชีววิทยาโดยการฟื้นฟูเซลล์ที่โตเต็มวัยให้อยู่ในสภาพคล้ายสเต็มเซลล์
เทคนิคที่ได้รับรางวัลโนเบลแสดงให้เห็นครั้งแรกในหนู โดยต้องใช้โปรตีนเพียง 4 ชนิดเท่านั้น ซึ่งเรียกรวมกันว่าปัจจัยยามานากะ เซลล์ที่ถูกตั้งโปรแกรมใหม่ซึ่งมักได้มาจากเซลล์ผิวหนัง สามารถพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อหลายชนิดโดยต้องมีคำแนะนำทางเคมีเพิ่มเติม
เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPSCs) ที่ได้รับการชักนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยา พวกมันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการสร้างออร์การอยด์ในสมอง ซึ่งเป็นลูกบอลขนาดเล็กของเซลล์ประสาทที่จุดประกายด้วยกิจกรรม และสามารถเกลี้ยกล่อมให้เป็นเซลล์ไข่หรือแบบจำลองของต้น ตัวอ่อนมนุษย์.
เทคโนโลยีนี้ได้รับการยอมรับอย่างดีสำหรับหนูและมนุษย์ ไม่ใช่เช่นนั้นสำหรับช้าง “ในอดีต ความพยายามมากมายในการสร้าง iPSC ของช้างยังไม่ประสบผลสำเร็จ” ฮิโซลลีกล่าว
เซลล์ช้างส่วนใหญ่จะตายเมื่อรักษาตามสูตรมาตรฐาน เซลล์อื่นๆ กลายเป็นเซลล์ชราภาพ "ซอมบี้" มีชีวิตแต่ไม่สามารถทำหน้าที่ทางชีววิทยาตามปกติได้ หรือมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจากอัตลักษณ์ดั้งเดิม
การสอบสวนเพิ่มเติมพบผู้กระทำผิด: โปรตีนที่เรียกว่า TP53 โปรตีนนี้เป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการต่อสู้กับโรคมะเร็ง มักถูกขนานนามว่าเป็นผู้เฝ้าประตูทางพันธุกรรม เมื่อยีนของ TP53 ทำงาน โปรตีนจะกระตุ้นให้เซลล์ก่อนมะเร็งทำลายตัวเองโดยไม่ทำร้ายเพื่อนบ้าน
น่าเสียดายที่ TP53 ยังขัดขวางการเขียนโปรแกรมใหม่ของ iPSC อีกด้วย ปัจจัยบางอย่างของยามานากะเลียนแบบระยะแรกของการเติบโตของมะเร็ง ซึ่งอาจทำให้เซลล์ที่ถูกแก้ไขทำลายตัวเองได้ ช้างมียีน "ผู้พิทักษ์" จำนวนมากถึง 29 ชุด เมื่อร่วมมือกัน พวกเขาสามารถทำลายเซลล์ที่มี DNA ที่กลายพันธุ์ได้อย่างง่ายดาย รวมถึงเซลล์ที่มีการแก้ไขยีนด้วย
“เรารู้ว่า p53 จะเป็นเรื่องใหญ่” เชิร์ช บอก นิวยอร์กไทม์ส.
ทีมงานได้คิดค้นค็อกเทลเคมีเพื่อยับยั้งการผลิต TP53 เพื่อเลี่ยงคนเฝ้าประตู ด้วยปัจจัยการตั้งโปรแกรมใหม่ในปริมาณที่ตามมา พวกเขาสามารถสร้าง iPSC ของช้างตัวแรกออกจากเซลล์ผิวหนังได้
ชุดการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเซลล์ที่ถูกเปลี่ยนรูปมีรูปลักษณ์และพฤติกรรมตามที่คาดไว้ พวกเขามียีนและเครื่องหมายโปรตีนที่มักพบเห็นในเซลล์ต้นกำเนิด เมื่อได้รับอนุญาตให้พัฒนาเป็นกลุ่มเซลล์ต่อไป พวกมันจะสร้างโครงสร้างสามชั้นซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนาเอ็มบริโอในระยะเริ่มแรก
“เรารอคอยสิ่งเหล่านี้อย่างสิ้นหวังจริงๆ” เชิร์ช บอก ธรรมชาติ. ทีมงานได้เผยแพร่ผลงานแล้วซึ่งยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ บนเซิร์ฟเวอร์ก่อนการพิมพ์ bioRxiv
ถนนหน้ายาว
แผนการปัจจุบันของบริษัทในการนำแมมมอธกลับมานั้นอาศัยเทคโนโลยีการโคลนนิ่ง ไม่ใช่ iPSC
แต่เซลล์เหล่านี้มีคุณค่าในฐานะผู้รับมอบฉันทะสำหรับเซลล์ไข่ของช้างหรือแม้แต่เอ็มบริโอ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำงานต่อไปได้โดยไม่ทำร้ายสัตว์ที่ใกล้สูญพันธุ์
ตัวอย่างเช่น พวกมันอาจเปลี่ยนสเต็มเซลล์ใหม่ให้เป็นเซลล์ไข่หรือสเปิร์ม ซึ่งถือเป็นความสำเร็จที่ผ่านมา ทำได้เฉพาะในหนูเท่านั้น—เพื่อการตัดต่อพันธุกรรมเพิ่มเติม อีกแนวคิดหนึ่งก็คือการแปลงพวกมันให้กลายเป็นโครงสร้างคล้ายเอ็มบริโอที่มียีนแมมมอธโดยตรง
บริษัทยังมองหาการพัฒนา มดลูกเทียม เพื่อช่วยเลี้ยงดูเอ็มบริโอที่ผ่านการตัดแต่งแล้วและอาจจะทำให้พวกมันมีอายุได้ ในปี 2017 มดลูกเทียมได้ให้กำเนิดลูกแกะที่มีสุขภาพดี และตอนนี้มดลูกเทียมก็มาถึงแล้ว มุ่งสู่การทดลองของมนุษย์. ระบบเหล่านี้จะช่วยลดความต้องการตัวแทนช้างและหลีกเลี่ยงไม่ให้วงจรการสืบพันธุ์ตามธรรมชาติตกอยู่ในความเสี่ยง
เนื่องจากการศึกษานี้เป็นเพียงการพิมพ์ล่วงหน้า ผลลัพธ์จึงยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญคนอื่นๆ ในสาขานี้ มีคำถามมากมายยังคงอยู่ ตัวอย่างเช่น เซลล์ที่ตั้งโปรแกรมใหม่จะรักษาสถานะสเต็มเซลล์ไว้หรือไม่ สามารถเปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อหลายประเภทตามความต้องการได้หรือไม่?
การฟื้นคืนชีพแมมมอธคือเป้าหมายสูงสุดของ Colossal แต่ ดร. วินเซนต์ ลินช์ จากมหาวิทยาลัยบัฟฟาโล ผู้ซึ่งพยายามสร้าง iPSC จากช้างมาเป็นเวลานาน คิดว่าผลลัพธ์ที่ได้ เข้าถึงได้กว้างขึ้น.
ช้างมีความทนทานต่อมะเร็งได้อย่างน่าทึ่ง ไม่มีใครรู้ว่าทำไม เนื่องจาก iPSC ของการศึกษานี้ถูกตัดออกจาก TP53 ซึ่งเป็นยีนป้องกันมะเร็ง จึงสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุรหัสพันธุกรรมที่ช่วยให้ช้างต่อสู้กับเนื้องอก และอาจสร้างแรงบันดาลใจให้กับการรักษาใหม่ๆ ให้เราได้เช่นกัน
ต่อไป ทีมงานหวังที่จะสร้างลักษณะแมมมอธขึ้นมาใหม่ เช่น ผมยาวและไขมันสะสม ในแบบจำลองเซลล์และสัตว์ที่ทำจากเซลล์ช้างที่ตัดต่อยีน หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี พวกเขาจะใช้เทคนิคแบบเดียวกับที่ใช้โคลนแกะดอลลี่เพื่อให้กำเนิดลูกวัวตัวแรก
สัตว์เหล่านี้สามารถถูกเรียกว่าแมมมอธได้หรือไม่นั้นยังเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่ จีโนมของพวกมันไม่ตรงกับสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์อย่างแน่นอน นอกจากนี้ ชีววิทยาและพฤติกรรมของสัตว์ยังขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก สภาพภูมิอากาศของเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากนับตั้งแต่แมมมอธสูญพันธุ์ไปเมื่อ 4,000 ปีก่อน ทุ่งทุนดราอาร์กติกซึ่งเป็นบ้านเก่าของพวกมัน กำลังละลายอย่างรวดเร็ว สัตว์ที่ฟื้นคืนชีพสามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะกับการเดินเล่นได้หรือไม่?
สัตว์ก็เรียนรู้จากกันและกัน หากไม่มีแมมมอธที่มีชีวิตมาแสดงให้ลูกวัวเห็นว่าจะเป็นแมมมอธในถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติได้อย่างไร ก็อาจมีพฤติกรรมที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
Colossal มีแผนทั่วไปในการจัดการกับคำถามยากๆ เหล่านี้ ในขณะเดียวกัน งานนี้จะช่วยให้โครงการก้าวหน้าโดยไม่ทำให้ช้างตกอยู่ในความเสี่ยง ตาม โบสถ์
“นี่เป็นก้าวสำคัญ” กล่าวว่า Ben Lamm ผู้ร่วมก่อตั้งและซีอีโอของ Colossal “แต่ละขั้นตอนทำให้เราเข้าใกล้เป้าหมายระยะยาวในการนำสัตว์สายพันธุ์อันเป็นเอกลักษณ์นี้กลับมาอีกครั้ง”
เครดิตภาพ: ชีววิทยาศาสตร์มหึมา
- เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
- ที่มา: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/
