Colossal loob esimest korda elevandi tüvirakke villase mammuti taaselustamiseks

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Colossal Creates Elephant Stem Cells for the First Time in Quest to Revive the Woolly Mammoth PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Viimane villane mammut rändas tohutus arktilises tundras 4,000 aastat tagasi. Nende geenid elavad tänapäevalgi majesteetlikul loomal – Aasia elevandil.

Aasia elevandid on 99.6-protsendilise sarnasusega oma geneetilises ülesehituses ideaalne lähtepunkt julgele plaanile tuua mammut või midagi sellele lähedast väljasuremisest tagasi. projekt, mille käivitas biotehnoloogiaettevõte Kolossaalne aastal 2021 kergitas kulme oma moonshot eesmärgi nimel.

Üldine mänguraamat kõlab otsekoheselt.

Esimene samm on mammuti ja elevandi genoomide järjestamine ja võrdlemine. Järgmiseks teevad teadlased kindlaks füüsiliste tunnuste – pikad juuksed, rasvased ladestused – taga olevad geenid, mis võimaldasid mammutitel külmumistemperatuuridel areneda, ja seejärel sisestavad nad geenide redigeerimise abil elevandirakkudesse. Lõpuks kannab meeskond toimetatud rakkude tuuma – milles asub DNA – elevandimuna ja implanteerib embrüo surrogaadiks.

Probleem? Aasia elevandid on ohustatud ja nende rakke – eriti mune – on raske kätte saada.

Eelmisel nädalal seltskond teatas olulisest lahendusest. Esimest korda muutsid nad elevandi naharakud tüvirakkudeks, millest igaüks võib muutuda mis tahes rakuks või koeks kehas.

Edasiminek muudab geenide redigeerimise tulemuste laboris kontrollimise lihtsamaks enne võimalikule rasedusele pühendumist, mis kestab elevantide puhul kuni 22 kuud. Teadlased võiksid näiteks meelitada konstrueeritud elevandi tüvirakke karvarakkudeks ja testida geenimuudatusi, mis annavad mammutile ikoonilise paksu ja sooja karva.

Neid indutseeritud pluripotentseid tüvirakke ehk iPSC-sid on olnud eriti raske elevandirakkudest valmistada. Loomad "on väga eriline liik ja me oleme alles hakanud nende põhilise bioloogia pinda kriipima." ütles Dr Eriona Hysolli, kes juhib Colossalis bioteadusi, a Pressiteade.

Kuna see lähenemisviis vajab ainult Aasia elevandi nahaproovi, aitab see ohustatud liike hästi kaitsta. See tehnoloogia võiks toetada ka elusate elevantide kaitset, pakkudes aretusprogramme naharakkudest valmistatud kunstmunadega.

"Elevandid võivad saada "kõige raskemini ümberprogrammeeritava" auhinna," ütles Dr George Church, Harvardi geneetik ja Colossali kaasasutaja, "aga selle õppimine, kuidas seda ikkagi teha, aitab paljusid teisi uuringuid, eriti ohustatud liikide kohta."

Keerake kella tagasi

Ligi kaks aastakümmet tagasi muutis Jaapani bioloog dr Shinya Yamanaka bioloogia pöörde, taastades küpsed rakud tüvirakulaadsesse olekusse.

Esmakordselt hiirtel demonstreeritud Nobeli preemia võitnud tehnika nõuab ainult nelja valku, mida koos nimetatakse Yamanaka faktoriteks. Ümberprogrammeeritud rakud, mis on sageli saadud naharakkudest, võivad edasise keemilise juhtimisega areneda mitmesugusteks kudedeks.

Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPSC), nagu neid nimetatakse, on muutnud bioloogiat. Need on kriitilise tähtsusega aju organoidide – miniatuursete neuronite pallide, mis süttivad aktiivsusega – ülesehitamise protsessis ja neid saab meelitada munarakkudesse või varase arengu mudelitesse. inimembrüo.

Tehnoloogia on hiirte ja inimeste jaoks hästi välja kujunenud. Mitte nii elevantide puhul. "Varem pole arvukad katsed elevantide iPSC-de loomiseks olnud viljakad," ütles Hysolli.

Enamik elevandirakke suri standardretseptiga ravimisel. Teised muutusid "zombideks" vananevateks rakkudeks - elasid, kuid ei suutnud täita oma tavapäraseid bioloogilisi funktsioone - või muutusid nende algsest identiteedist vähe.

Edasine jälitamine leidis süüdlase: valku nimega TP53. Vähi vastu võitlemise võime poolest tuntud valku nimetatakse sageli geneetiliseks väravavahiks. Kui TP53 geen on sisse lülitatud, sunnib valk vähieelseid rakke ennast hävitama, kahjustamata nende naabreid.

Kahjuks takistab TP53 ka iPSC ümberprogrammeerimist. Mõned Yamanaka tegurid jäljendavad vähi kasvu esimesi etappe, mis võivad põhjustada muudetud rakkude enesehävitamist. Elevantidel on kopsakad 29 "kaitsja" geeni koopiat. Üheskoos suudaksid nad muteerunud DNA-ga rakke hõlpsalt kokku suruda, sealhulgas neid, mille geene on muudetud.

"Me teadsime, et p53-st saab suur asi," Church ütles the,en New York Timesile.

Väravavahist mööda pääsemiseks töötas meeskond välja keemilise kokteili, mis pärsib TP53 tootmist. Järgneva ümberprogrammeerimistegurite annusega suutsid nad naharakkudest valmistada esimesed elevandi iPSC-d.

Testide seeria näitas, et transformeeritud rakud nägid välja ja käitusid ootuspäraselt. Neil oli geene ja valgumarkereid, mida sageli tüvirakkudes näha. Kui neil lasti areneda rakkude klastriks, moodustasid nad kolmekihilise struktuuri, mis on oluline embrüo varase arengu jaoks.

"Oleme neid asju väga oodanud," Church ütles loodus. Meeskond avaldas oma tulemused, mida pole veel eelretsenseeritud, eeltrükiserveris bioRxiv.

Pikk tee Ees

Ettevõtte praegune mammuti tagasitoomise juhend tugineb kloonimistehnoloogiatele, mitte iPSC-dele.

Kuid rakud on väärtuslikud elevandi munarakkude või isegi embrüote proksidena, võimaldades teadlastel jätkata oma tööd ohustatud loomi kahjustamata.

Nad võivad näiteks muuta uued tüvirakud muna- või spermarakkudeks – see on siiani saavutus saavutatud ainult hiirtel— edasiseks geneetiliseks redigeerimiseks. Teine idee on muuta need otse mammutigeenidega varustatud embrüotaolisteks struktuurideks.

Ettevõte tegeleb ka arendustegevusega kunstlikud emakad et aidata kasvatada kõiki muudetud embrüoid ja viia need potentsiaalselt õigeaegselt. 2017. aastal sündis kunstüsas terve talleke ja nüüd on kunstüsad liikudes inimkatsete poole. Need süsteemid vähendaksid vajadust elevantide surrogaatide järele ja väldiksid nende loomulike paljunemistsüklite ohtu seadmist.

Kuna uuring on eeltrükk, ei ole teised selle valdkonna eksperdid selle tulemusi veel kontrollinud. Palju küsimusi jääb. Näiteks, kas ümberprogrammeeritud rakud säilitavad oma tüvirakkude staatuse? Kas neid saab nõudmisel muuta mitmeks koetüübiks?

Mammuti taaselustamine on Colossali ülim eesmärk. Kuid dr Vincent Lynch Buffalo ülikoolist, kes on pikka aega proovinud elevantidest iPSC-sid valmistada, arvab, et tulemused võivad laiemat haaret.

Elevandid on vähi suhtes märkimisväärselt vastupidavad. Keegi ei tea, miks. Kuna uuringu iPSC-d on eemaldatud vähi eest kaitsvast geenist TP53, võivad need aidata teadlastel tuvastada geneetilist koodi, mis võimaldab elevantidel võidelda kasvajatega ja inspireerida ka meie jaoks uusi ravimeetodeid.

Järgmisena loodab meeskond geeniga redigeeritud elevandirakkudest valmistatud raku- ja loomamudelites taastada mammuti tunnused, nagu pikad juuksed ja rasvased ladestused. Kui kõik läheb hästi, kasutavad nad esimeste vasikate ilmaletoomiseks sellist tehnikat, nagu lammas Dolly kloonimisel.

Selle üle, kas neid loomi võib nimetada mammutiteks, on endiselt vaieldav. Nende genoom ei ühti täpselt väljasurnud liikidega. Lisaks sõltuvad loomade bioloogia ja käitumine tugevalt vastasmõjust keskkonnaga. Meie kliima on dramaatiliselt muutunud pärast seda, kui mammutid 4,000 aastat tagasi välja surid. Arktika tundra – nende vana kodu – sulab kiiresti. Kas ülestõusnud loomad saavad kohaneda keskkonnaga, milles nad ei olnud kohanenud ringi liikuma?

Ka loomad õpivad üksteiselt. Kui elus mammut ei näita vasikale, kuidas olla mammut oma loomulikus elupaigas, võib ta käituda täiesti erinevalt.

Colossal on nende keeruliste küsimuste lahendamiseks üldine plaan. Vahepeal aitab töö projektil edeneda ilma elevante ohtu seadmata, järgi Kirik.

"See on oluline samm," ütles Ben Lamm, Colossali kaasasutaja ja tegevjuht. "Iga samm viib meid lähemale meie pikaajalistele eesmärkidele tuua see ikooniline liik tagasi."

Image Credit: Kolossaalsed bioteadused