バイオテクノロジー
ディアウルフのクローン作成：バイオテクノロジーの突破口が絶滅を再定義
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科学的復活
文明が誕生する以前から、多くの種が絶滅しており、主に氷河期末期の気候温暖化と、過剰狩猟や初期の人類集団との競争が原因とされています。
この出来事が「たった」1万年前に起きたため、これらの比較的新しい絶滅種は特に寒冷地域で遺体が残っており、まだ回収可能なDNAが残っていることを意味します。したがって、ジュラシック・パークのように恐竜のDNAを見つけるというアイデアはおそらくSFのままですが、いくつかの絶滅種は復活できる可能性があります。
そしてそれが、バイオテクノロジー企業 Colossal Biosciences が絶滅したオオカミの種、ディアウルフで達成したと主張したことです: ディアウルフです。
この動物は12,500年前に絶滅し、G.R.R.マーティンのファンタジー小説とHBOシリーズ『ゲーム・オブ・スローンズ』で中心的な役割を果たしたことで、人気の「神話的」な動物となりました。
もちろん、ColossalはここでのPR効果を見込み、有名な作者と一緒に撮影した「復活」したディアウルフの子犬の写真を公開し、さらに狼の一匹に本の登場人物の名前を付けました。
「私たちはディアウルフの子犬を3匹作りました。ロムルスとレムスは5か月で体重約80ポンドです。とても美しいです。
そして、カリースは6週間少し超えている子犬です。彼女は赤ちゃんで、私たちの最初の雌です。」
しかし、これらの動物は本当にディアウルフなのでしょうか？また、野生生物保護の将来や、Colossalが次に復活させようとしているマンモスにとって何を意味するのでしょうか？
ディアウルフ
ディアウルフについて最も驚くべきことは、技術的には全く狼ではないという点です。進化分類上はCanidae科とCanina亜族に属しますが、独自の属であるAenocyon（「恐ろしい犬」意味）に分類されます。一方、一般的な狼はCanis属に属します。
出典: Thallaso Atrox
ディアウルフは最大の現代の灰狼とほぼ同じサイズで、時にはそれ以上の大きさで、いくつかの独特な形態的特徴を持っていました: 足が小さく、頭が大きく、当時の北極の大型動物を狩るための適応と考えられます。
この大きな頭部と大きな歯により、ディアウルフの噛む力は現在の最も強い狼や犬よりも20％強くなります。
出典: The Armory
絶滅原因は議論されていますが、科学的コンセンサスは、気候変動の影響と他の種との競争、特に北米に新たに到着した人間の狩猟者による過剰狩猟が組み合わさった結果であるということです。
Colossal デエクスティンクションプロセス
デエクスティンクションの目標
ディアウルフ、あるいはディアウルフに似た生物を復活させること（以下の議論をご参照ください）は、Colossalにとって初めての遺伝子工学の成果ではありません。
1か月前、同社は新たに作成された「ウーリー・マウス」のニュースを発表しました. これらの実験用マウスは、複雑で高度なマルチプレックスゲノム工学技術を用いて、マンモスの毛皮特性をコードする7つの異なる遺伝子を導入されました。
出典: IFL Science
これらの遺伝子操作は、毛皮の見た目だけでなく、寒冷耐性や動物の脂質代謝の変化も含んでおり、熱帯に生息する象を北極に適応した「デエクスティンクション」マンモスにするために必要です。
出典: IFL Science
Colossalは以前、赤狼の絶滅防止に向けた取り組みに関わっていましたが、野生ではわずか16頭しか残っておらず、ノースカロライナ州北東部の5郡の農村部に限られています。しかし、これらの動物は「本物」の赤狼というよりもコヨーテと赤狼のハイブリッドであるという事実が、保護論者の間で議論を呼んでいます。
仕組み
デエクスティンクションの基本的な考え方は、絶滅種のDNAを解析し、現在生存している近縁種と比較することです。
「Colossalはディアウルフをデエクスティンクションしました。13,000年前の歯と74,000年前の頭骨を使用して子犬を作り、さらに同じ技術の一部を使って赤狼の保護にも役立てました。これは本当にエキサイティングです。」Colossal Biosciences CEO Ben Lamm
- 絶滅種に独自の特徴を与えていた重要な遺伝子を復元すること。
- 復活させた種が現在の環境条件に適応し生き残れるよう、他の遺伝子改変で支援すること。
- 病気やその他の脅威に対する耐性を組み込んで、自然環境で種が存続できるようにすること。
出典: Colossal
これは遺伝子工学だけでなく、プロジェクトの核心であるCRISPR-Cas9がColossalにとって最も重要なツールであることを意味します。
同社はまた、非常に複雑な生物学データを処理するためにAIと機械学習を適切に活用し、将来的に他分野での収益化も見込んでいます。
さらに、胚学（胚の発育科学）を適切に扱うことが必要で、修正された卵子を「代理母」に移植し、狼であれ象であれ新種を妊娠させることが成功の鍵です。
絶滅を逆転させることができるか？
世界中の生物学者や保全活動家は、Colossalの取り組みが本当に有用なのか、あるいは死んだ種を復活させているのかどうか議論しています。
問題の核心は種の定義です。生物学の初期段階では、見た目が同じ動物は同一種と見なされていましたが、現代の遺伝学的理解では、遺伝的多様性は外見だけでは測れないことが明らかになっています。
したがって、Colossalが特定した20の遺伝的差異により新しい子犬はディアウルフに見えるかもしれませんが、遺伝的観点から見ると、実際にはディアウルフに似せた灰狼に過ぎず、「本物」のディアウルフではありません。
「古代DNAは、フレッシュなDNAを500度のオーブンに一晩入れたようなものです。断片化され、破片やほこりのようになります。再構築は可能ですが、他の用途には十分ではありません。」
「これらの動物は「遺伝子改変された灰狼」です。したがって、Colossalが作り出したのは灰狼ですが、頭骨が大きく白い毛皮など、ディアウルフに似た特徴をいくつか持っています。」
それでも、これらの批判はこの成果が大きなものであり、最終的にはその技術を用いてさらに多くの遺伝的多様性が実現できる可能性があることを無視しています。
なぜデエクスティンクションに挑むのか？
Colossalは、アポロ計画に例えて、デエクスティンクションの取り組みは遺伝子工学のはるかに大きく、影響力のある革命への第一歩に過ぎないと主張しています。
「アポロ計画のように、Colossalの科学的取り組みは科学コミュニティへの継続的な貢献を行っています。今日、私たちもまた、地球とその住民、過去と現在の長期的な健康にプラスの影響を与える大規模な科学的突破口に手が届く段階にあります。将来の再野生化に向けて前進しています。」
しかし、これらの野心的な目標は、復活させた新種（または定義次第で創造された種）をどうすべきかという問いに答えていません。野生に放すべきか、影響やリスクを十分に把握できないままですか？
少なくとも現時点では、同社は大型動物に焦点を当てているため、ミスがあっても狩猟で対処できる可能性があります。しかし、同じ技術を昆虫、海洋動物、植物に適用すれば、侵入種を新たな生息地に導入するような取り返しのつかない生態系への損害を引き起こす恐れがあります。
「失われた遺伝子をデエクスティンクションする新技術、すなわち深層古代DNAシーケンシング、系統的形質解析、マルチプレックス胚系編集、クローン作製が生態系の多様性の新たな源となります。ディアウルフはこれの初期例で、健康な脊椎動物においてこれまでで最大数の正確なゲノム編集を実施しました。この能力は指数関数的に成長しています。
George Church, Ph.D. / Colossal Co-Founder
将来の応用
復活した種
これまでのところ、Colossalは主に象徴的なプロジェクトとしてウーリー・マンモスの復活に注力しているようです。
「Colossalは、3,500年から120万年以上前の59件のウーリー、コロンビア、ステップマンモスのゲノムを分析し、121件のマンモスと象のゲノムデータセットと比較する計算解析を行いました。その中には、同社が以前に作成したアジア象とアフリカ象の高品質リファレンスゲノムも含まれます。」
これは同社にとって興味深いビジネスモデルにもなり得ます。マンモスを観光用や肉の生産用に育て、独占的に高価格で提供できる可能性があります。
出典: Colossal
他にも計画中の種があり、特にドードー鳥やタスマニアオオカミ / タスマニアタイガー / Thylacineが挙げられます。
しかし、ある程度まで、ディアウルフとマンモスのプロジェクトは、Colossalにとって学習体験とPRに過ぎない可能性が高いです。
同社の科学的推進は、ゲノムシーケンシング法、チップベースDNAライブラリ、ゲノム編集、幹細胞工学の先駆者であるGeorge Churchが率いています。
既存種の改良
象や家畜、作物などを遺伝子工学で適応させ、収量を増やしたり耐性を高めたりすることが可能です。
Colossalの4つの主要ラボはすでにこのようなテーマに取り組んでおり、「精密家畜ソリューション」や持続可能な農業実践を目指しています。
出典: Colossal
長期的には、この概念はさらに進められ、特定の人間目的のために事実上新種を設計することが可能です。例えば、植物や動物の毛皮でシルクタンパク質を生成したり、果実で医薬品を生産したりする新種が考えられます。
バイオエンジニアリングによる汚染除去
Colossalは、植物やその他の生物が汚染を低減する可能性も探求しています。これには環境修復だけでなく、プラスチックを分解するバクテリアも含まれ、以前Colossalのラボでインキュベートされたスピンオフ企業 Breaking が関わっています。
ハーバード大学／Wyss Instituteとの協力により、BreakingはMICROBE X-32™を開発しました。これは既存のすべてのプラスチックの分解を加速させる可能性があります。
バイオテックツール
ディアウルフやマンモスの作成に成功するため、Colossalは大規模な生物データを処理・解釈するためのバイオインフォマティクスツールを強化する必要がありました。
また、DNAバーコードのマルチプレックス技術をさらに推進し、複数の遺伝子マーカーを同時に識別できるようにしています。
医療とインシリコツール
ColossalはCRISPR-Cas9遺伝子編集の専門知識を活かし、動物や細胞培養におけるより優れた疾患モデルを作成し、研究者の支援と医薬品開発のスピード向上に貢献しています。
これにはウイルス（AAV）をベクターとした遺伝子治療が含まれ、Colossalからスピンオフした企業 FormBio がこの技術の商業化を進めています。FormBioは細胞・遺伝子治療候補の検証にAIと機械学習を使用し、AAV医薬品の製造をより効率的かつアクセスしやすくしています。
再生医療も、同社の胚学や体外受精（IVF）に関する発見から恩恵を受け、組織工学、幹細胞研究、臓器移植への応用が期待されます。
結論
Colossalのディアウルフが本当に絶滅種の復活であるか、またそれらを野生に放すべきかという議論を超えて、同社の技術的成果は印象的です。
ディアウルフとウーリーマウスの間で、彼らは動物のゲノムを二桁の部位で比較的日常的に改変し、代謝活動や体構造を根本的に変えることができるようです。
この能力は他分野でも大きな応用が期待でき、畜産や農業が最も明白な候補です。
動物改変を超えて、ここで使用された技術は新しい植物、微生物、その他の生物をバイオエンジニアリングし、例えばプラスチック汚染のような特定の課題を解決するために活用できます。
この過程で、Colossalはウイルスベクター、バイオインフォマティクスソリューション、AIと機械学習、細胞操作の強力な技術スタックも開発しており、遺伝子治療から疾患モデル、臓器移植に至るまで多くの分野で活用できる可能性があります。
