Мамонты идут!
На самом деле идти они будут очень долго, и дойдут ли куда-нибудь, неизвестно. Но заголовки в газетах и на сайтах звучат, как фанфары. Ниже − пресс-релиз с портала Wired Scientists Are Inching Closer to Bringing Back the Woolly Mammoth в на скорую руку причёсанном гуглопереводе.
Стартап по воскрешению вымерших животных Colossal Biosciences (посмотрите, там много красивеньких картиночек) утверждает, что нашел способ перепрограммировать клетки слонов − технический прорыв, который может привести к возвращению давно потерянных млекопитающих.
Стартап Colossal Biosciences хочет вернуть шерстистого мамонта. Ну, не совсем шерстистый мамонт, а азиатский слон, гены которого будут отредактированы, чтобы придать ему пушистую шерсть и слой жира, которые позволили его близкому родственнику процветать в северном климате.
Чтобы добраться до этих так называемых «функциональных мамонтов», ученым Colossal необходимо решить целый ряд задач: внести в клетки слонов необходимые генетические изменения, вырастить из отредактированных клеток полностью сформированных детенышей функциональных мамонтов и найти место, где эти животные смогут процветать. Это долгий и неопределенный путь, но стартап только что объявил о небольшом прорыве, который должен в некоторой степени облегчить путь вперед.
Ученым из Colossal удалось перепрограммировать клетки азиатского слона в эмбриональное состояние, которое может дать начало любому другому типу клеток. Это открывает путь к созданию спермы и яйцеклеток слонов в лаборатории и позволяет тестировать изменения генов без необходимости часто брать образцы тканей у живых слонов. Исследование, которое еще не было опубликовано в рецензируемом научном журнале, будет опубликовано на сервере препринтов Biorxiv.
Фото: Colossal Biosciences
Колонии ИПСК азиатских слонов, окрашенные на факторы плюрипотентности OCT4 (пурпурный) и SOX2 (зеленый), ядерную ДНК Хехста (синий) и цитоскелетный белок актин (красный), Рисунок из другого пресс-релиза, Revolutionary Elephant iPSC Milestone Reached in Colossal’s Woolly Mammoth Project
В дикой природе обитает всего от 30 000 до 50 000 азиатских слонов, поэтому доступ к этим животным, особенно к их сперме и яйцеклеткам, крайне ограничен. Тем не менее, компания Colossal нуждается в этих клетках, если они собираются придумать, как оживить своих функциональных мамонтов. «Поскольку плодовитых слоних-самок так мало, мы вообще не хотим вмешиваться в их воспроизводство. Мы хотим сделать это независимо», — говорит Джордж Черч, генетик из Гарварда и соучредитель Colossal.
Клетки, созданные Колоссалом, называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), и они ведут себя во многом подобно стволовым клеткам, обнаруженным в эмбрионе. Эмбриональные стволовые клетки обладают способностью давать начало всем видам различных типов клеток, из которых состоят организмы — качество, которое ученые называют плюрипотентностью. Однако большинство клеток теряют эту способность по мере развития организма. Человеческая кожа, например, не может самопроизвольно превратиться в мышцы или клетки, выстилающие внутреннюю часть кишечника.
В 2006 году японский учёный Синья Яманака показал, что можно взять зрелые клетки и вернуть их в плюрипотентное состояние. Исследования Яманаки проводились на клетках мышей, но позже ученые продолжили создание иПСК для множества различных видов, включая человека, лошадей, свиней, крупный рогатый скот, обезьян и северного белого носорога — функционально вымерший подвид, насчитывающий всего две особи, обе самки. оставаясь в дикой природе.
Перепрограммирование клеток азиатского слона в иПСК оказалось сложнее, чем у других видов, говорит Эриона Хисолли, руководитель отдела биологических наук в Colossal. Как и в случае с другими видами, ученые перепрограммировали клетки слона, подвергнув их воздействию ряда различных химических веществ, а затем добавив белки, называемые факторами транскрипции, которые активируют определенные гены и изменяют функционирование клеток. Весь процесс занял два месяца, что намного дольше, чем 5–10 дней, необходимые для создания ИПСК мыши, или три недели для ИПСК человека.
Эта трудность, возможно, связана с уникальной биологией слонов, говорит Винсент Линч, биолог развития из Университета Буффало в Нью-Йорке, который не участвовал в колоссальном исследовании. Слоны — классический пример парадокса Пето — идеи о том, что у очень крупных животных необычно низкий уровень заболеваемости раком, учитывая их размер. Поскольку рак может быть вызван генетическими мутациями, которые накапливаются по мере деления клеток, можно было бы ожидать, что животные, у которых в 100 раз больше клеток, чем у людей, будут иметь гораздо более высокий риск развития рака.
Но заболеваемость раком у слонов даже ниже, чем у людей — удивительный факт, учитывая их огромные размеры. Одна из гипотез биологии слонов, противостоящих раку, заключается в том, что они несут множество копий гена, подавляющего опухоли, под названием P53. С другой стороны, у людей есть только одна копия этого гена.
P53 полезен для здоровья слонов, но это может быть причиной того, что до сих пор ученые изо всех сил пытались создать ИПСК из клеток слона, говорит Линч. Один из способов работы этого гена, по-видимому, заключается в том, чтобы не дать клеткам войти в состояние, в котором они могут бесконечно размножаться, что является одной из ключевых особенностей ИПСК.
Хисолли говорит, что она хотела бы сократить время, необходимое для создания ИПСК слонов, и усовершенствовать процесс, чтобы команда Colossal могла производить их в большем масштабе. ИПСК будут особенно полезны, если ученые Колоссала смогут превратить их в сперматозоиды и яйцеклетки, над чем команда Хисолли уже работает. Поскольку запасы яиц и спермы слонов относительно ограничены, одной из проблем, стоящих перед проектом по воскрешению, является получение достаточного генетического разнообразия для поддержания популяции функциональных мамонтов. Развивайте их из слишком небольшого числа особей, и вы рискуете получить негативные последствия инбридинга. По словам Черча, в этом должна помочь возможность создавать сперматозоиды и яйцеклетки в лаборатории.
Эти клетки также могут быть полезны для работ по сохранению диких популяций, говорит Хисолли. Colossal сотрудничает с исследователями, работающими над эндотелиотропным вирусом герпеса слонов (EEHV), основной причиной смерти молодых азиатских слонов. ИПСК могут стать хорошим способом выяснить, как вирус заражает различные типы клеток. Клетки также будут полезны для проверки того, работают ли изменения Колоссала по созданию слоев шерсти и жира, похожих на мамонта, как надеются ученые.
«Я не сомневаюсь, что, если у них будет достаточно времени и денег, они преодолеют технические проблемы создания слона, похожего на шерстистого мамонта», — говорит Линч. Но он менее убежден в экологических преимуществах возрождения вида. Стартап намерен вывести гибриды слона и мамонта в дикую природу, чтобы воссоздать роль, которую когда-то играл мамонт в арктической экосистеме, выпасая землю и вытаптывая снежный покров, потенциально замедляя таяние вечной мерзлоты.
А тут позвольте мне своё суждение иметь, тем более что и лета, и образование позволяют. Экологической ниши мамонтовой фауны − мамонтовой тундры − давно не осталось, и восстановить её не получится. И мерзлоту мамонты смогут добивать не хуже техники, а не защищать, как десятки тысяч лет назад. И прокормиться ягелем не смогут.
Если даже удастся получить несколько мамонтят, они будут жить в заповедниках на полувольном выпасе, не защищая, а добивая мерзлоту не хуже техники. И размножаться у них не получится из-за запредельной малочисленности. Т.е. может быть, и получится, но их потомки вымрут от инбридинга, как вымерли последние мамонты на острове Врангеля. Десятки, а то и сотни тысяч мамонтов – это фантастика по тридцати причинам, а чтобы рыбовмамонтов показывать, хватит и одного.
«Сколько волосатых азиатских слонов вам нужно, чтобы это сработало?» — спрашивает Линч. Действительно ли существует ниша для отредактированных слонов в Арктике спустя 4000 лет после того, как мамонты в последний раз бродили по этой территории, — это вопрос , над которым до сих пор борются защитники природы Конечно, ученые могли бы создать азиатских слонов, похожих на мамонтов, но стоит ли нам это делать, остается предметом многочисленных споров.
Ученые Колоссала будут рады, если доберутся до этой точки. Хотя у них есть ИПСК слона, большая часть работы по созданию гибридов слона и мамонта еще впереди. Они должны выяснить, как создавать сперму и яйцеклетки слонов, освоить правильные изменения, чтобы настроить своих слонов, и провести свое творение через 22-месячный период беременности азиатского слона. И затем им придется сделать это достаточное количество раз, чтобы создать популяцию, которая действительно сможет достичь некоторых из их экологических целей.
«Это кажется очень важным», — говорит Черч о прорыве в области iPSC. «Это очень большое дело». Если Colossal собирается выполнить свою миссию по воскрешению, то впереди нас ждет еще много подобных моментов.