Biotechnologie
Kloon van dire wolven: Biotechnologische doorbraak herdefinieert uitsterven
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Wetenschappelijke wederopstanding
Even vóór het begin van de beschaving stierven veel soorten uit, meestal door een combinatie van klimaatverwarming aan het einde van de ijstijd, en overbejaging of concurrentie met vroege menselijke populaties.
Aangezien dit “slechts” 10.000 jaar geleden gebeurde, betekent dit dat deze recent uitgestorven soorten lichamen hebben achtergelaten, vooral in koude gebieden, met nog steeds te herstellen DNA. Dus terwijl het Jurassic‑Park‑idee van het vinden van dinosaurus‑DNA waarschijnlijk science‑fiction blijft, zouden sommige uitgestorven soorten mogelijk kunnen worden herrezen.
En dat is precies wat een biotechnologiebedrijf genaamd Colossal Biosciences beweert te hebben bereikt met een uitgestorven wolfsoort: de dire wolf.
Het dier is al 12.500 jaar uitgestorven en werd een populair “mythisch” dier dankzij zijn centrale rol in het fantasieverhaal van G.R.R. Martin en de HBO‑serie Game of Thrones.
Natuurlijk besefte Colossal het PR‑potentieel en liet de vers “herrezen” dire wolf‑puppy’s poseren met de beroemde auteur, en noemde een van de wolven naar een personage uit de boeken.
“We hebben drie dire wolf‑puppy’s gemaakt. Er zijn Romulus en Remus, die vijf maanden oud zijn en ongeveer 80 pond wegen. Ze zijn prachtig.
Dan is er Khaleesi, net iets meer dan zes weken oud. Ze is een baby, ons eerste meisje.”
Maar zijn deze dieren echt dire wolven? En wat betekent dit voor de toekomst van natuurbescherming, evenals andere ambitieuze plannen van Colossal om vervolgens de wollige mammoet te herrezen?
Dire wolven
Misschien wel het meest verrassende aan dire wolven is dat ze technisch gezien helemaal geen wolven zijn. Hoewel ze deel uitmaken van de Canidae-familie en de Canina-subtribe in de evolutionaire classificatie, vormen ze hun eigen geslacht: Aenocyon (betekenis ‘vreselijke hond’), terwijl “normale” wolven tot het geslacht Canis behoren.
Bron: Thallaso Atrox
De dire wolf was ongeveer even groot als de grootste moderne vormen van de grijze wolf, en soms zelfs groter, met enkele unieke morfologische kenmerken: kleinere poten, groter hoofd, waarschijnlijk aanpassingen voor het jagen op de arctische megafauna van die tijd.
Dit grotere hoofd en de grotere tanden gaven de dire wolf een bijtkracht die 20 % sterker is dan zelfs de sterkste wolven en honden van vandaag.
Bron: The Armory
Hoewel de oorzaak van hun uitsterven wordt betwist, is de wetenschappelijke consensus dat deze voortkwam uit een combinatie van de impact van klimaatverandering en concurrentie met andere soorten, inclusief overbejaging door menselijke jagers die nieuw in Noord‑America arriveerden.
Colossal De‑extinctieproces
Doelen van de‑de‑extinctie
Het terugbrengen van de dire wolf, of een wezen dat op een dire wolf lijkt (meer over dat debat hieronder), is niet de eerste genetische engineeringprestatie voor Colossal.
Een maand eerder bracht het bedrijf nieuws uit over de nieuw gecreëerde “wooly mouse”. Deze testmuizen kregen zeven verschillende genen die codeerden voor de wolligheid van de wollige mammoet via een complexe en zeer geavanceerde multiplex-genoomengineertechniek.
Bron: IFL Science
Deze genetische manipulaties omvatten niet alleen het oppervlakkige esthetische aspect van de vacht, maar ook weerstand tegen kou en veranderingen in de lipidemetabolisme van het dier die nodig zijn om een in tropische gebieden levende olifant om te vormen tot een in de arctische gebieden levende “de‑extincte” mammoet.
Bron: IFL Science
Colossal was also previously involved in een poging om het uitsterven van rode wolven te voorkomen, waarvan er nog maar 16 in het wild leven, allemaal in een landelijk gebied van vijf graafschappen in het noordoostelijke Noord‑Carolina. Echter, het feit dat deze dieren meer coyote‑rode-wolf hybriden waren dan “echte” rode wolven maakt het een controversiële benadering onder natuurbeschermers.
Hoe het werkt
Het basisidee van de‑de‑extinctie is om het DNA van de uitgestorven soort te analyseren en te vergelijken met nog levende soorten die nauw verwant zijn.
“Colossal heeft de dire wolf gede‑extincteerd. We namen een 13.000 jaar oud tand, een 74.000 jaar oud schedel, en maakten puppies, en vervolgens gebruikten we een deel van dezelfde technologie om de rode wolven te helpen redden, wat echt opwindend is.”
De company defines the de‑extinction process as the convergence of three ideas at once:
- Het terugbrengen van de sleutelgenen die de uitgestorven soort haar unieke kenmerken gaven.
- De teruggebrachte soort helpen zich aan te passen en te overleven in de huidige omgevingscondities met andere genetische modificaties.
- Weerstand tegen ziektes en andere bedreigingen engineereren om de soort levensvatbaar in de natuur te maken.
Bron: Colossal
Dit vereist meer dan alleen genetische engineering, zelfs als dat de kern van het project is, met CRISPR‑Cas9 als het belangrijkste hulpmiddel voor Colossal.
Het bedrijf moet ook AI & machine learning correct inzetten om zeer complexe biologische data te verwerken, iets waarvan het verwacht dit in de toekomst in andere sectoren te kunnen commercialiseren.
In addition, good handling of embryology (the science of embryo development) is required to successfully implant the modified eggs in the “surrogate” mother that will carry to term the new species, be it wolf or elephant.
Keert het uitsterven terug?
Biologen en natuurbeschermers wereldwijd debatteren of wat Colossal doet echt nuttig is of zelfs al dode soorten terugbrengt.
De kern van het probleem is de definitie van een soort. In het vroege tijdperk van de biologische wetenschappen zou elk dier dat op een bepaalde soort leek (fenotype) als onderdeel van die soort worden beschouwd. Echter, een modern begrip van genetica maakt duidelijk dat de genetische diversiteit van een andere soort veel groter is dan alleen het uiterlijk.
Dus hoewel 20 genetische verschillen die door Colossal zijn geïdentificeerd de nieuwe puppies eruit kunnen laten zien als dire wolven, zijn ze vanuit genetisch oogpunt slechts grijze wolven die op dire wolven lijken, geen “echte” wolven.
“Oud DNA is als je vers DNA een nacht in een oven van 500 graden stopt. Het komt fragmentarisch uit – als scherven en stof. Je kunt het reconstrueren, maar het is niet goed genoeg om er iets anders mee te doen.
De dieren zijn “genetisch gemodificeerde grijze wolven”. Dus wat Colossal heeft geproduceerd is een grijze wolf, maar die heeft enkele dire wolf‑achtige kenmerken, zoals een groter schedel en witte vacht.”
Desondanks negeren deze kritieken dat dit een grote prestatie is en dat uiteindelijk nog meer genetische diversiteit kan worden bereikt met die technologie.
Waarom de‑de‑extinctie proberen?
Colossal probeert sterk een parallel te trekken met de Apollo‑missie en beweert dat hun de‑de‑extinctie‑inspanningen slechts een opstap zijn in een veel grotere en meer impactvolle revolutie van genetische engineering.
Net als het Apollo‑programma leveren de wetenschappelijke inspanningen bij Colossal voortdurende bijdragen aan de wetenschappelijke gemeenschap. Vandaag staan we ook op het punt van een andere enorme wetenschappelijke doorbraak, die een positieve impact zal hebben op de langetermijngezondheid van de aarde en haar bewoners, zowel uit het verleden als het heden, terwijl we uitkijken naar het herwilderen van de toekomst.
Echter, deze ambitieuze doelen beantwoorden niet de vraag wat te doen met nieuw herrezen soorten (of uitgevonden, afhankelijk van de definitie die je gebruikt). Moeten ze in het wild worden vrijgelaten, zonder te weten welke voordelen of risico’s ze kunnen veroorzaken voor de getroffen ecosystemen en lokale soorten?
Voorlopig betekent de focus van het bedrijf op grote dieren dat elke fout waarschijnlijk kan worden opgelost door ze te jagen. Echter, dezelfde technologie toegepast op insecten, zeedieren of planten kan onnoembare en onomkeerbare ecologische schade veroorzaken, vergelijkbaar met het introduceren van invasieve soorten in nieuwe habitats.
Een andere bron van ecosysteemvariatie komt voort uit onze nieuwe technologieën om verloren genen te de‑extincten, inclusief diepe oude DNA‑sequencing, polyfyletische kenmerkanalyses, multiplex kiemlijnbewerking en klonen. De dire wolf is een vroeg voorbeeld hiervan, inclusief het grootste aantal precieze genomische bewerkingen in een gezond gewerveld dier tot nu toe. Een capaciteit die exponentieel groeit.
George Church, Ph.D. / Colossal Co-Founder
Toekomstige toepassingen
Herrezen soorten
Tot nu toe lijkt Colossal zich voornamelijk te richten op het herrezen van de wollige mammoet als het emblematische project van het bedrijf.
Colossal analyseerde 59 wol‑, Columbian‑ en steppe‑mammoetgenomen variërend van 3.500 tot meer dan 1,2 miljoen jaar oud, en gebruikte computationele analyse om een dataset van 121 mammoet‑ en olifantgenomen te vergelijken, inclusief de hoogwaardige referentie‑genomen voor Aziatische en Afrikaanse olifanten die het bedrijf eerder had gecreëerd.
Het zou ook een interessant bedrijfsmodel voor het bedrijf kunnen worden, waardoor het mammoeten kan fokken voor toerisme of zelfs vleesproductie, een monopolie waarvoor het waarschijnlijk premiumprijzen kan vragen.
Bron: Colossal
Andere soorten staan ook op de planning, met name de dodo‑vogels en de Tasmanse wolf / Tasmanse tijger / Thylacine.
https://www.youtube.com/watch?v=FJlvr9Oqk8g
https://www.youtube.com/watch?v=XCmJGm8o4yw
Het is echter waarschijnlijk dat de dire wolf‑ en mammoetprojecten in zekere mate gewoon leermomenten en PR voor Colossal zijn.
De wetenschappelijke drijfveer van het bedrijf wordt geleid door George Church, die een pionier was op het gebied van genoomsequencingmethoden, chip‑gebaseerde DNA‑bibliotheken, genoomediting en stamcel‑engineering.
Bestaande soorten verbeteren
De manier waarop olifanten kunnen worden aangepast om in koude klimaten te leven, evenals vee en andere landbouwdieren, en gewassen, kan via genetische engineering worden aangepast voor hogere opbrengsten of betere veerkracht.
De vier primaire laboratoria van Colossal werken al aan dergelijke thema’s, aangezien ze zich richten op “precisie‑veehouderijoplossingen” en duurzame landbouwpraktijken.
Bron: Colossal
Op de lange termijn zou dit concept nog verder kunnen worden geduwd om feitelijk nieuwe soorten te ontwerpen voor specifieke menselijke doeleinden. Bijvoorbeeld, neosoorten zouden zijde‑eiwitten kunnen produceren in planten of in dierlijke vacht, menselijke medicijnen in fruit, enz.
Bio‑engineerde depollutie
Colossal onderzoekt ook het potentieel van planten en andere organismen om vervuiling te verminderen. Dit omvat milieuremediatie, maar ook plastic‑etende bacteriën, met een spin‑off bedrijf dat eerder is geïncubeerd in de laboratoria van Colossal: Breaking.
In samenwerking met Harvard / Wyss Institute heeft Breaking MICROBE X-32™ ontwikkeld, dat mogelijk de afbraak van alle bestaande soorten plastic kan versnellen.
Biotechnologische hulpmiddelen
Om succesvol de dire wolf en mogelijk de mammoet te creëren, had Colossal betere bio‑informatica‑tools nodig, met name voor het verwerken en interpreteren van grootschalige biologische data.
Ze drijven ook de technologie van DNA‑barcode‑multiplexing verder, wat de gelijktijdige identificatie van meerdere genetische markers mogelijk maakt.
Geneeskunde & In‑silico‑tools
Colossal heeft zijn expertise in CRISPR‑Cas9‑genbewerking toegepast om betere ziektemodellen te creëren in dieren en celculturen, die nuttig zijn voor onderzoekers en de ontwikkeling van medicijnen versnellen.
Dit omvat gentherapie met een virus (AAV) als vector, met een van Colossal afsplitsing om de voortgang van deze technologie te commercialiseren, FormBio. FormBio gebruikt AI en machine learning voor validatie van cel‑ en gentherapie‑kandidaten en maakt de productie van AAV‑medicijnen efficiënter en toegankelijker.
Regeneratieve geneeskunde zou ook kunnen profiteren van de ontdekkingen van het bedrijf op het gebied van embryologie en in‑vitro‑fertilisatie (IVF), wat kan leiden tot toepassingen in weefsel‑engineering, stamcelonderzoek en orgaantransplantatie.
Conclusie
Los van het debat of de dire wolven van Colossal een ware wederopstanding van een uitgestorven soort zijn of de wijsheid om dergelijke wezens in het wild vrij te laten, is de technologische prestatie van het bedrijf indrukwekkend.
Tussen dire wolven en wollige muizen lijken ze in staat te zijn om redelijk routinematig het genoom van dieren op tientallen locaties te modificeren, waardoor hun metabolische activiteit en lichaamsstructuur radicaal verandert.
Deze mogelijkheid zal waarschijnlijk enorme toepassingen hebben in andere vakgebieden, waarbij veeteelt en landbouw de meest voor de hand liggende kandidaten zijn.
Naast diermodificatie kan de hier gebruikte technologie worden ingezet om nieuwe planten, microben en andere organismen te bio‑engineeren om specifieke problemen op te lossen, zoals bijvoorbeeld plasticvervuiling.
In het proces heeft Colossal ook een krachtige technologische stack ontwikkeld van virale vectoren, bio‑informaticoplossingen, AI & machine learning, en celmanipulatie die in veel andere sectoren kan worden ingezet, van gentherapie tot ziektemodellen en orgaantransplantatie.
