Lupi Dire Clonati: Scoperta Biotecnologica Ridefinisce l’Estinzione

Resurrezione Scientifica

Anche prima dell’alba della civiltà, molte specie si sono estinte, di solito a causa di una combinazione di riscaldamento climatico alla fine dell’ultima era glaciale e di sovracaccia o competizione con le prime popolazioni umane.

Poiché ciò è avvenuto “solo” 10.000 anni fa, significa che queste specie recentemente estinte hanno lasciato corpi, soprattutto nelle regioni fredde, con DNA ancora recuperabile. Quindi, mentre l’idea di Jurassic Park di trovare il DNA dei dinosauri rimarrà probabilmente fantascienza, alcune specie estinte potrebbero potenzialmente essere riportate in vita.

Ed è proprio questo che una società biotecnologica chiamata Colossal Biosciences ha dichiarato di aver realizzato con una specie estinta di lupo: il lupo dire.

L’animale è estinto da 12.500 anni ed è diventato un animale “mitico” popolare grazie al suo ruolo centrale nella storia fantasy di G.R.R. Martin e nella serie HBO Game of Thrones.

Naturalmente, Colossal ha colto il potenziale di PR e ha fotografato i cuccioli di lupo dire appena “resuscitati” insieme al famoso autore, oltre a dare a uno dei lupi il nome di un personaggio dei libri.

“Abbiamo creato tre cuccioli di lupo dire. Ci sono Romolo e Remo, che hanno cinque mesi e pesano circa 80 libbre. Sono splendidi.

Poi c’è Khaleesi, poco più di sei settimane. È un cucciolo, la nostra prima femmina.”

Ma questi animali sono davvero lupi dire? E cosa significa questo per il futuro della conservazione della fauna selvatica, così come per gli altri ambiziosi piani di Colossal di resuscitare il prossimo mammut lanoso?

Lupi Dire

Forse la cosa più sorprendente sui lupi dire è che, tecnicamente, non sono affatto lupi. Sebbene facciano parte della famiglia Canidae e della sotto-tribù Canina nella classificazione evolutiva, hanno un proprio genere: Aenocyon (che significa “cane terribile”), mentre i lupi “normali” appartengono al genere Canis .

Fonte: Thallaso Atrox

Il lupo dire era circa della stessa dimensione delle più grandi forme moderne di lupo grigio, e talvolta più grande, con alcune caratteristiche morfologiche uniche: piedi più piccoli, testa più grande, probabilmente adattamenti per cacciare la megafauna artica dell’epoca.

Questa testa più grande e i denti più grandi conferivano al lupo dire una potenza di morso del 20% più forte rispetto anche ai lupi e ai cani più forti di oggi.

Fonte: The Armory

Mentre la causa della loro estinzione è dibattuta, il consenso scientifico è che sia derivata da una combinazione degli impatti del cambiamento climatico e della competizione con altre specie, inclusa la sovracaccia da parte di cacciatori umani appena arrivati in Nord America.

Processo di De-Estinzione di Colossal

Obiettivi della De-Estinzione

Riportare in vita il lupo dire, o una creatura simile al lupo dire (vedi più sotto la discussione), non è la prima impresa di ingegneria genetica per Colossal.

Un mese prima, l’azienda ha pubblicato notizie sul nuovo “topo lanoso”. Questi topi di prova hanno ricevuto sette diversi geni che codificano la pelliccia del mammut lanoso attraverso una tecnica complessa e molto avanzata di ingegneria genomica multiplex.

Fonte: IFL Science

Queste manipolazioni genetiche non riguardano solo l’aspetto estetico superficiale del manto, ma anche la resistenza al freddo e la modifica del metabolismo lipidico dell’animale, necessarie per trasformare un elefante che vive in ambienti tropicali in un mammut “de-estinto” che vive nell’Artico.

Fonte: IFL Science

Colossal è stata anche precedentemente coinvolta in uno sforzo per aiutare a prevenire l’estinzione dei lupi rossi, dei quali ne rimangono solo 16 in natura, tutti in una zona rurale di cinque contee nel nord-est della Carolina del Nord. Tuttavia, il fatto che questi animali fossero più ibridi coyote-lupo rosso che “veri” lupi rossi rende la questione controversa tra i conservazionisti.

Come Funziona

L’idea di base della de-estinzione è analizzare il DNA della specie estinta e confrontarlo con specie ancora viventi strettamente correlate.

“Colossal ha de-estinto il lupo dire. Abbiamo preso un dente di 13.000 anni, un cranio di 74.000 anni, e abbiamo creato cuccioli, e poi abbiamo anche usato parte di quella stessa tecnologia per aiutare a salvare i lupi rossi, il che è davvero entusiasmante.”

Colossal Biosciences CEO Ben Lamm

L’azienda definisce il processo di de-estinzione come la convergenza di tre idee contemporaneamente:

• Riportare i geni chiave che hanno conferito alla specie estinta le sue caratteristiche uniche.
• Aiutare la specie riportata a adattarsi e sopravvivere alle condizioni ambientali attuali mediante altre modifiche genetiche.
• Ingegnerizzare la resistenza a malattie e altre minacce per rendere la specie vitale in natura.

Fonte: Colossal

Ciò richiede più della semplice ingegneria genetica, anche se è il fulcro del progetto, con CRISPR-Cas9 lo strumento più importante per Colossal.

L’azienda deve anche impiegare correttamente AI e machine learning per gestire dati biologici molto complessi, qualcosa che prevede di poter monetizzare in altri settori in futuro.

Inoltre, una buona gestione dell’embriologia (la scienza dello sviluppo dell’embrione) è necessaria per impiantare con successo le uova modificate nella madre “surrogata” che porterà a termine la nuova specie, sia essa un lupo o un elefante.

Annulla l’Estinzione?

Biologi e conservazionisti di tutto il mondo stanno dibattendo se ciò che Colossal sta facendo sia davvero utile o addirittura se riporta davvero in vita specie morte.

Il nocciolo della questione è la definizione di specie. Nell’era iniziale delle scienze biologiche, qualsiasi animale che assomigliasse a una data specie (fenotipo) sarebbe stato considerato parte di quella specie. Tuttavia, una comprensione moderna della genetica chiarisce che la diversità genetica di un’altra specie è molto più ampia rispetto all’aspetto.

Quindi, mentre 20 differenze genetiche identificate da Colossal possono far apparire i nuovi cuccioli come lupi dire, dal punto di vista genetico sono semplicemente lupi grigi che sembrano lupi dire, non sono “veri”.

“L’ADN antico è come se mettessi DNA fresco in un forno a 500 gradi per una notte. Esce frammentato – come schegge e polvere. Puoi ricostruirlo, ma non è abbastanza buono per fare altro.

Gli animali sono “lupi grigi geneticamente modificati”. Quindi ciò che Colossal ha prodotto è un lupo grigio, ma con alcune caratteristiche simili al lupo dire, come un cranio più grande e il pelo bianco.

Zoologo Philip Seddon e Paleogenetista Dr. Nic Rawlence dell’Università di Otago in Nuova Zelanda per la BBC

Tuttavia, queste critiche ignorano che si tratta di un grande risultato e che, in definitiva, si potrebbe ottenere ancora più diversità genetica grazie a quella tecnologia.

Perché Tentare la De-Estinzione?

Colossal cerca molto di tracciare un parallelismo con la missione Apollo, affermando che i loro sforzi di de-estinzione sono solo un trampolino di lancio in una rivoluzione molto più ampia e di maggiore impatto dell’ingegneria genetica.

Come il programma Apollo, gli sforzi scientifici di Colossal apportano contributi continui alla comunità scientifica. Oggi, anche noi siamo a portata di mano di un altro enorme progresso scientifico, che avrà un impatto positivo sulla salute a lungo termine della Terra e dei suoi abitanti, sia passati che presenti, mentre guardiamo al futuro del rewilding.

Tuttavia, questi ambiziosi obiettivi non rispondono alla domanda su cosa fare con le specie appena resuscitate (o inventate a seconda della definizione che si utilizza). Dovrebbero essere rilasciate in natura, senza conoscere i benefici o i rischi che potrebbero causare agli ecosistemi interessati e alle specie locali?

Almeno per ora, l’attenzione dell’azienda sugli animali di grandi dimensioni significa che qualsiasi errore potrebbe probabilmente essere risolto cacciandoli. Tuttavia, la stessa tecnologia applicata a insetti, animali marini o piante potrebbe causare danni ecologici incalcolabili e irreversibili, simili all’introduzione di specie invasive in nuovi habitat.

Un’altra fonte di varietà ecologica deriva dalle nostre nuove tecnologie per de-estinguere geni perduti, inclusi il sequenziamento di DNA antico profondo, le analisi di tratti polifilici, l’editing multiplex della linea germinale e il cloning. Il lupo dire è un esempio precoce di ciò, includendo il più grande numero di modifiche genomiche precise in un vertebrato sano finora. Una capacità che sta crescendo esponenzialmente.

George Church, Ph.D. / Co-fondatore di Colossal

Applicazioni Future

Specie Resuscitate

Finora, Colossal sembra concentrarsi principalmente sulla resurrezione del mammut lanoso come progetto emblematico dell’azienda.

Colossal ha analizzato 59 genomi di mammut lanosi, columbiani e delle steppe, che vanno da 3.500 a oltre 1,2 milioni di anni, e ha utilizzato l’analisi computazionale per confrontare un set di dati di 121 genomi di mammut ed elefanti, inclusi i genomi di riferimento di alta qualità per gli elefanti asiatici e africani che l’azienda aveva precedentemente creato.

Potrebbe anche trasformarsi in un modello di business interessante per l’azienda, consentendole di allevare mammut per il turismo o persino per la produzione di carne, un monopolio per il quale potrebbe chiedere prezzi premium.

Fonte: Colossal

Altre specie sono anche in programma, in particolare gli uccelli dodo e il lupo/tigre della Tasmania / Tilacino.

Tuttavia, è probabile che, in una certa misura, i progetti del lupo dire e del mammut siano essenzialmente solo esperienze di apprendimento e PR per Colossal.

La spinta scientifica dell’azienda è guidata da George Church, pioniere nei metodi di sequenziamento genomico, librerie di DNA basate su chip, editing del genoma e ingegneria delle cellule staminali.

Migliorare le Specie Esistenti

Il modo in cui gli elefanti possono essere adattati a vivere in climi freddi, il bestiame e altri animali da allevamento, così come le colture, potrebbe essere modificato tramite ingegneria genetica per ottenere rese più elevate o una maggiore resilienza.

I quattro laboratori principali di Colossal stanno già lavorando su questi temi, poiché mirano a “soluzioni di allevamento di precisione” e pratiche agricole sostenibili.

Fonte: Colossal

A lungo termine, questo concetto potrebbe essere spinto ancora oltre per ingegnerizzare de-facto nuove specie per scopi specifici umani. Ad esempio, le neo-specie potrebbero produrre proteine della seta in piante o nella pelliccia animale, medicinali umani nei frutti, ecc.

Depoluzione Bioingegnerizzata

Colossal sta anche esplorando il potenziale di piante e altri organismi per ridurre l’inquinamento. Questo include la bonifica ambientale, ma anche batteri che mangiano plastica, con una società spin-off precedentemente incubata nei laboratori di Colossal: Breaking.

In collaborazione con Harvard / Wyss Institute, Breaking ha ingegnerizzato MICROBE X-32™, che potrebbe potenzialmente accelerare la degradazione di tutti i tipi di plastica esistenti.

Strumenti Biotecnologici

Per riuscire a creare il lupo dire e forse il mammut, Colossal ha avuto bisogno di migliori strumenti di bioinformatica, in particolare per l’elaborazione e l’interpretazione di dati biologici su larga scala.

Spingono inoltre avanti la tecnologia del multiplexing dei codici a barre del DNA, che consente l’identificazione simultanea di più marcatori genetici.

Medicina e Strumenti In-Silico

Colossal ha applicato la sua esperienza nell’editing genico CRISPR-Cas9 per creare modelli di malattia migliori in animali e colture cellulari, utili per i ricercatori e per accelerare lo sviluppo di farmaci.

Ciò include la terapia genica che utilizza un virus (AAV) come vettore, con una società spin-off da Colossal per commercializzare i progressi su questa tecnologia, FormBio. FormBio utilizza AI e machine learning per la validazione dei candidati alla terapia cellulare e genica e rende la produzione di farmaci AAV più efficiente e accessibile.

La medicina rigenerativa potrebbe anche beneficiare delle scoperte dell’azienda in embriologia e fertilizzazione in vitro (IVF), che potrebbero portare a applicazioni nell’ingegneria dei tessuti, nella ricerca sulle cellule staminali e nel trapianto di organi.

Conclusione

Al di là del dibattito sul fatto che i lupi dire di Colossal siano una vera resurrezione di una specie estinta o sulla saggezza di rilasciare tali creature in natura, il risultato tecnologico dell’azienda è impressionante.

Tra i lupi dire e i topi lanosi, sembrano essere in grado di modificare in modo abbastanza routinario il genoma degli animali in posizioni a doppia cifra, cambiando radicalmente la loro attività metabolica e la struttura corporea.

Questa capacità avrà probabilmente enormi applicazioni in altri settori, con l’allevamento e l’agricoltura i candidati più evidenti.

Al di là della modifica animale, la tecnologia utilizzata qui può essere impiegata per bioingegnerizzare nuove piante, microbi e altri organismi per risolvere problemi specifici, come, ad esempio, l’inquinamento da plastica.

Nel processo, Colossal ha anche sviluppato una potente suite tecnologica di vettori virali, soluzioni bioinformatiche, AI e machine learning, e manipolazione cellulare che potrebbe essere impiegata in molti altri settori, dalla terapia genica ai modelli di malattia e al trapianto di organi.