Останній шерстистий мамонт блукав у величезній арктичній тундрі 4,000 років тому. Їхні гени все ще живі у величній тварині сьогодні — азіатському слоні.

Маючи 99.6-відсоткову схожість генетичного складу, азійські слони є ідеальною відправною точкою для сміливого плану повернути мамонта — чи щось схоже на нього — від вимирання. Проект, запущений біотехнологічною компанією Колосальний у 2021 році підняв брови через свій місячний гол.

Загальна п'єса звучить просто.

Першим кроком є ​​секвенування та порівняння геномів мамонта та слона. Далі вчені ідентифікують гени, що стоять за фізичними рисами — довгим волоссям, жировими відкладеннями — які дозволяли мамонтам процвітати за морозних температур, а потім вставлять їх у клітини слона за допомогою редагування генів. Нарешті, команда перенесе ядро, у якому міститься ДНК, із відредагованих клітин у яйцеклітину слона та імплантує ембріон сурогатній матері.

Проблема? Азійські слони знаходяться під загрозою зникнення, і їх клітини, особливо яйця, важко знайти.

Минулого тижня компанія повідомили про серйозне вирішення проблеми. Вони вперше перетворили клітини шкіри слона на стовбурові клітини, кожна з яких може стати будь-якою клітиною чи тканиною в організмі.

Цей прогрес полегшує перевірку результатів редагування генів у лабораторії перед тим, як почати потенційну вагітність, яка триває до 22 місяців у слонів. Вчені могли б, наприклад, спонукати сконструйовані стовбурові клітини слона перетворитися на клітини волосся та перевірити генні зміни, які надають мамонту його знаменитої густої теплої шерсті.

Ці індуковані плюрипотентні стовбурові клітини, або iPSC, було особливо важко виготовити з клітин слона. Тварини «є дуже особливим видом, і ми тільки почали дряпати поверхню їх фундаментальної біології», сказав Доктор Еріона Гісоллі, яка очолює біологічні науки в Colossal, в a прес-реліз.

Оскільки для цього підходу потрібен лише зразок шкіри азіатського слона, він має велике значення для захисту зникаючих видів. Технологія також може сприяти збереженню живих слонів, забезпечуючи програми розведення зі штучними яйцями, виготовленими з клітин шкіри.

«Слони можуть отримати приз, який «найважче перепрограмувати»» сказав Доктор Джордж Черч, генетик Гарвардського університету та співзасновник Colossal, «але навчитися робити це в будь-якому випадку допоможе багатьом іншим дослідженням, особливо щодо видів, що знаходяться під загрозою зникнення».

Поверніть годинник назад

Майже два десятиліття тому японський біолог доктор Шінья Яманака здійснив революцію в біології, відновивши зрілі клітини до стану, подібного до стовбурових.

Вперше продемонстрована на мишах, ця методика, яка отримала Нобелівську премію, потребує лише чотирьох білків, які разом називають факторами Яманаки. Перепрограмовані клітини, часто отримані з клітин шкіри, можуть розвиватися в ряд тканин з подальшим хімічним контролем.

Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSC), як їх ще називають, змінили біологію. Вони мають вирішальне значення для процесу побудови мозкових органоїдів — мініатюрних кульок нейронів, які іскриться активністю — і можуть бути введені в яйцеклітини або моделі ранніх людських ембріонів.

Технологія добре зарекомендувала себе для мишей і людей. Не так для слонів. «У минулому численні спроби створення iPSC для слонів були безрезультатними», — сказав Гісоллі.

Більшість клітин слона гинули при обробці за стандартним рецептом. Інші перетворилися на «зомбі» старіючі клітини — живі, але нездатні виконувати свої звичайні біологічні функції — або мало змінили свою первісну ідентичність.

Подальші пошуки виявили винуватця: білок під назвою TP53. Білок, відомий своєю здатністю боротися з раком, часто називають генетичним воротарем. Коли ген TP53 вмикається, білок спонукає передракові клітини до самознищення, не завдаючи шкоди своїм сусідам.

На жаль, TP53 також заважає перепрограмуванню iPSC. Деякі з факторів Яманаки імітують перші стадії розвитку раку, що може призвести до самознищення змінених клітин. У слонів 29 копій гена «захисника». Разом вони можуть легко знищити клітини з мутованою ДНК, включно з тими, гени яких були відредаговані.

«Ми знали, що p53 стане великою справою», — Черч сказав Нью-Йорк Таймс.

Щоб обійти воротаря, команда винайшла хімічний коктейль, щоб пригнічувати виробництво TP53. З наступною дозою факторів перепрограмування вони змогли створити перші iPSC слона з клітин шкіри.

Серія тестів показала, що трансформовані клітини виглядають і ведуть себе так, як очікувалося. У них були гени та білкові маркери, які часто зустрічаються в стовбурових клітинах. Коли їм дозволили далі розвиватися в скупчення клітин, вони утворили тришарову структуру, критичну для раннього розвитку ембріона.

«Ми справді відчайдушно чекали цих речей», Черч сказав природа. Команда оприлюднила свої результати, які ще не пройшли рецензування, на сервері препринтів bioRxiv.

Довга дорога попереду

Поточна методика компанії щодо повернення мамонта спирається на технології клонування, а не на iPSC.

Але ці клітини є цінними як замінники яйцеклітин слона або навіть ембріонів, що дозволяє вченим продовжувати свою роботу, не завдаючи шкоди тваринам, які знаходяться під загрозою зникнення.

Вони можуть, наприклад, трансформувати нові стовбурові клітини в яйцеклітини або клітини сперматозоїдів — поки це досягнення досягається лише у мишей— для подальшого генетичного редагування. Інша ідея полягає в тому, щоб безпосередньо перетворити їх на ембріоподібні структури, оснащені генами мамонта.

Компанія також планує розвиватися штучні матки щоб допомогти вигодувати будь-які відредаговані ембріони та потенційно довести їх до терміну. У 2017 році штучна матка народила здорове ягня, а зараз штучні матки рухаючись до людських випробувань. Ці системи зменшать потребу в сурогатах слонів і уникнуть ризику для їхніх природних репродуктивних циклів.

Оскільки дослідження є препринтом, його результати ще не були перевірені іншими експертами в цій галузі. Залишається багато питань. Наприклад, чи зберігають перепрограмовані клітини свій статус стовбурових? Чи можна їх трансформувати в різні типи тканин на вимогу?

Кінцевою метою Colossal є відродження мамонта. Але доктор Вінсент Лінч з Університету Буффало, який давно намагався виготовити iPSC зі слонів, вважає, що результати можуть бути ширше охоплення.

Слони надзвичайно стійкі до раку. Ніхто не знає чому. Оскільки iPSC дослідження позбавлені TP53, гена, що захищає від раку, вони можуть допомогти вченим визначити генетичний код, який дозволяє слонам боротися з пухлинами, і потенційно надихнути на нові методи лікування для нас.

Далі команда сподівається відтворити риси мамонта, такі як довге волосся та жирові відкладення, у клітинних і тваринних моделях, виготовлених із генно-відредагованих клітин слона. Якщо все піде добре, вони застосують техніку, подібну до тієї, яку використовували для клонування вівці Доллі, щоб народити перших телят.

Про те, чи можна назвати цих тварин мамонтами, досі сперечаються. Їхній геном не буде точно відповідати вимерлому виду. Крім того, біологія та поведінка тварин сильно залежать від взаємодії з навколишнім середовищем. Наш клімат різко змінився після того, як 4,000 років тому вимерли мамонти. Арктична тундра — їхній старий дім — швидко тане. Чи можуть воскреслі тварини пристосуватися до середовища, до якого вони не пристосовані блукати?

Тварини також вчаться одна в одної. Без живого мамонта, який би показав теляті, як бути мамонтом у його природному середовищі існування, воно може прийняти зовсім інший набір поведінки.

Colossal має загальний план вирішення цих складних питань. Тим часом робота допоможе проекту просуватися вперед, не піддаючи слонам ризику, відповідно до Церква.

«Це важливий крок», сказав Бен Ламм, співзасновник і генеральний директор Colossal. «Кожен крок наближає нас до наших довгострокових цілей — повернути цей знаковий вид».

Зображення Фото: Колосальні біонауки

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/