Bioteknologi
Klone Direulver: Bioteknologisk Gjennombrudd Redefinerer Utryddelse
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Vitenskapelig Oppstandelse
Allerede før sivilisasjonens gry, døde mange arter ut, vanligvis på grunn av en blanding av klimaoppvarming mot slutten av istiden, og overjakt eller konkurranse med tidlige menneskelige populasjoner.
Siden dette skjedde «bare» for 10 000 år siden, betyr det at disse nylig utdøde artene etterlot seg kropper, spesielt i kalde områder, med fortsatt gjenopprettbar DNA. Så mens Jurassic‑Park‑ideen om å finne dinosaurers DNA sannsynligvis vil forbli science fiction, kan noen utdødde arter potensielt bli gjenopplivet.
Og det er nettopp det et bioteknologisk selskap kalt Colossal Biosciences hevdet å ha oppnådd med en utdødd ulveart: direulven.
Dyret har vært utdødd i 12 500 år og ble et populært «mytisk» dyr takket være sin sentrale rolle i G.R.R. Martins fantasy‑historie og HBO‑serien Game of Thrones.
Selvfølgelig innså Colossal PR‑potensialet her og fikk de ny‑«oppstandte» direulvevalpene på et bilde med den berømte forfatteren, samt navnet på en av ulvene etter en karakter i bøkene.
«Vi har laget tre direulvevalper. Det er Romulus og Remus, som er fem måneder gamle og veier rundt 80 pund. De er vakre.
Så er det Khaleesi, litt over seks uker gammel. Hun er en baby, vår første jente.»
Men er disse dyrene virkelig direulver? Og hva betyr dette for fremtiden for bevaringsarbeid, samt andre ambisiøse planer fra Colossal om å neste gang gjenopplive mammuten?
Direulver
Kanskje det mest overraskende med direulver er at de teknisk sett ikke er ulver i det hele tatt. Selv om de er en del av Canidae-familien og Canina-subtriben i evolusjonær klassifisering, har de sitt eget slektsnavn: Aenocyon (som betyr «forferdelig hund»), mens «vanlige» ulver tilhører slekten Canis.
Kilde: Thallaso Atrox
Direulven var omtrent like stor som de største moderne gråulvene, og noen ganger større, med noen unike morfologiske trekk: mindre føtter, større hode, sannsynligvis tilpasninger for å jakte på den arktiske megafaunan på den tiden.
Dette større hodet og de større tennene ga direulven en bittstyrke 20 % sterkere enn selv de sterkeste ulvene og hundene i dag.
Kilde: The Armory
Selv om årsaken til deres utryddelse er omdiskutert, er den vitenskapelige konsensusen at den skyldtes en blanding av klimaendringenes påvirkning og konkurranse med andre arter, inkludert overjakt av menneskelige jegere som nylig ankom Nord-Amerika.
Colossal De‑Utryddelsesprosess
Mål for De‑Utryddelse
Å bringe tilbake direulven, eller en skapning lik direulven (mer om den debatten nedenfor), er ikke den første genetiske ingeniørbragden for Colossal.
En måned tidligere kunngjorde selskapet nyheten om den nyopprettede «ullmusen». Disse testmusene fikk syv ulike gener som koder for mammutens ullhet gjennom en kompleks og svært avansert multiplexet genombearbeidingsteknikk.
Kilde: IFL Science
Disse genetiske manipuleringene dekker ikke bare det overfladiske estetiske aspektet av pelsen, men også motstand mot kulde og endring i dyrets lipidmetabolisme som vil være nødvendig for å gjøre en tropisk‑levende elefant til en arktisk‑levende «de‑utryddet» mammut.
Kilde: IFL Science
Colossal var også tidligere involvert i et forsøk på å hjelpe til med å forhindre utryddelsen av røde ulver, hvor kun 16 fortsatt lever i villmarken, alle i et landlig fem‑kommuners område i det nordøstlige North Carolina. Imidlertid gjør faktumet at disse dyrene var mer coyote‑rød ulv‑hybrider enn «ekte» røde ulver, dette til en kontroversiell oppfatning blant bevaringsforkjempere.
Hvordan Det Fungerer
Den grunnleggende ideen med de‑utryddelse er å analysere DNA fra den utdødde arten og sammenligne det med fortsatt levende arter som er nært beslektet.
«Colossal har de‑utryddet direulven. Vi tok en 13 000 år gammel tann, et 74 000 år gammelt hodeskalle, og laget valper, og så brukte vi også noe av den samme teknologien for å hjelpe til med å redde de røde ulvene, noe som er virkelig spennende.» Colossal Biosciences CEO Ben Lamm
Selskapet definerer de‑utryddelsesprosessen som sammenslåingen av tre idéer samtidig:
- Gjenopprette de nøkkelgenene som ga den utdødde arten sine unike egenskaper.
- Hjelpe den gjenopprettede arten med å tilpasse seg og overleve under dagens miljøforhold med andre genetiske modifikasjoner.
- Ingeniøre motstand mot sykdommer og andre trusler for å gjøre arten levedyktig i naturen.
Kilde: Colossal
Dette krever mer enn bare genetisk ingeniørkunst, selv om det er kjernen i prosjektet, med CRISPR‑Cas9 som det viktigste verktøyet for Colossal.
Selskapet må også riktig bruke AI og maskinlæring for å håndtere svært komplekse biologiske data, noe de forventer å kunne kommersialisere i andre felt i fremtiden.
I tillegg kreves god håndtering av embryologi (vitenskapen om embryo‑utvikling) for å lykkes med å implantere de modifiserte eggene i en «surrogat»‑mor som vil bære den nye arten til termin, enten det er en ulv eller en elefant.
Omvendes Utryddelse?
Biologer og bevaringsforkjempere over hele verden debatterer om det Colossal gjør virkelig er nyttig eller i det hele tatt bringer tilbake døde arter.
Kjernen i problemet er definisjonen av en art. I den tidlige epoken av biologisk vitenskap ville ethvert dyr som så ut som en gitt art (fenotype) blitt betraktet som en del av den arten. Imidlertid gjør en moderne forståelse av genetikk det klart at den genetiske variasjonen i en annen art er langt større enn bare utseendet.
Så selv om 20 genetiske forskjeller identifisert av Colossal kan få de nye valpene til å se ut som direulver, er de fra et genetisk synspunkt bare gråulver som ser ut som direulver, ikke «ekte».
«Eldgammelt DNA er som om du legger ferskt DNA i en 500‑grad ovn over natten. Det kommer ut fragmentert – som fliser og støv. Du kan rekonstruere det, men det er ikke godt nok til å gjøre noe annet med.
Dyrene er «genetisk modifiserte gråulver». Så det Colossal har produsert er en grå ulv, men den har noen direulve‑lignende egenskaper, som et større hodeskalle og hvit pels.
Like kritikken ignorerer at dette er en stor prestasjon, og at man til slutt kan oppnå enda mer genetisk mangfold gjennom den teknologien.
Hvorfor Prøve De‑Utryddelse?
Colossal ser sterkt etter å trekke en parallell til Apollo‑oppdraget, og hevder at deres de‑utryddelsesarbeid bare er et springbrett i en mye større og mer innflytelsesrik revolusjon innen genetisk ingeniørkunst.
«Som Apollo‑programmet gjør de vitenskapelige innsatsene hos Colossal løpende bidrag til det vitenskapelige fellesskapet. I dag er også vi innen rekkevidde av et annet enormt vitenskapelig gjennombrudd, et som vil skape en positiv innvirkning på jordens langsiktige helse og dens innbyggere, både fortid og nåtid, mens vi ser frem mot å rewild‑fremtiden.»
Imidlertid svarer ikke disse ambisiøse målene på spørsmålet om hva man skal gjøre med nyopprettede arter (eller oppdiktede avhengig av definisjonen du bruker). Skal de slippes ut i villmarken, uten å kjenne til fordelene eller risikoene de kan medføre for de berørte økosystemene og lokale arter?
I det minste for nå betyr selskapets fokus på store dyr at enhver feil sannsynligvis kan løses ved å jakte dem ned. Men den samme teknologien brukt på insekter, marine dyr eller planter kan forårsake ubeskrivelige og irreversible økologiske skader, likt å introdusere invasive arter i nye habitater.
«En annen kilde til økosystemvariasjon stammer fra våre nye teknologier for å de‑utrydde tapte gener, inkludert dyp gammel DNA‑sekvensering, polyfyletiske egenskapsanalyser, multiplex germlinje‑redigering og kloning. Direulven er et tidlig eksempel på dette, inkludert det største antallet presise genomredigeringer i et sunt virveldyr hittil. En evne som vokser eksponentielt.
George Church, Ph.D. / Colossal Medgründer
Fremtidige Anvendelser
Oppstandne Arter
Så langt ser det ut til at Colossal hovedsakelig fokuserer på å gjenopplive den ullhårete mammuten som selskapets emblematiske prosjekt.
Colossal analyserte 59 ullhårede, Columbian‑ og stepp‑mammutgenomer som var fra 3 500 til over 1,2 millioner år gamle, og brukte beregningsanalyse for å sammenligne et datasett med 121 mammut‑ og elefantgenomer, inkludert de høykvalitets referansegenomene for asiatiske og afrikanske elefanter som selskapet tidligere hadde laget.
Det kan også bli en interessant forretningsmodell for selskapet, som gjør det mulig å avle mammuter for turisme eller til og med kjøttproduksjon, et monopol som de sannsynligvis kan kreve premiumpriser for.
Kilde: Colossal
Andre arter er også i planen, spesielt dodobird og Tasmanisk ulv / Tasmanisk tiger / Thylacine.
https://www.youtube.com/watch?v=FJlvr9Oqk8g
https://www.youtube.com/watch?v=XCmJGm8o4yw
Imidlertid er det sannsynlig at, i noen grad, direulve‑ og mammutprosjektene i hovedsak bare er læringserfaringer og PR for Colossal.
Selskapets vitenskapelige satsing ledes av George Church, som var en pioner innen genomsekvenseringsmetoder, chip‑baserte DNA‑biblioteker, genredigering og stamcelle‑ingeniørkunst.
Forbedring av Eksisterende Arter
Måten elefanter kan tilpasses for å leve i kalde klima, storfe og andre husdyr, samt avlinger, kan tilpasses gjennom genetisk ingeniørkunst for høyere avkastning eller bedre motstandskraft.
Colossals fire primære laboratorier jobber allerede med slike temaer, da de satser på «presisjonsløsninger for husdyr» og bærekraftige landbrukspraksiser.
Kilde: Colossal
På lang sikt kan dette konseptet presses enda lenger for å konstruere faktiske nye arter for spesifikke menneskelige formål. For eksempel kan neoaarter produsere silkeproteiner i planter eller i dyrepels, menneskelige medisiner i frukt, osv.
Bioingeniørdrevet Avløsing
Colossal ser også på potensialet i planter og andre organismer for å redusere forurensning. Dette inkluderer miljøremediering, men også plast‑spisende bakterier, med et spin‑off‑selskap som tidligere ble inkubert i Colossals laboratorier: Breaking.
I samarbeid med Harvard / Wyss Institute utviklet Breaking MICROBE X-32™, som potensielt kan fremskynde nedbrytningen av alle eksisterende typer plast.
Bioteknologiske Verktøy
For å lykkes med å skape direulven og kanskje mammuten, trengte Colossal bedre bioinformatikkverktøy, spesielt for behandling og tolkning av store biologiske datasett.
De videreutvikler også teknologien for DNA‑strekode‑multiplexing, som gjør det mulig å identifisere flere genetiske markører samtidig.
Medisin & In‑Silico‑Verktøy
Colossal har brukt sin ekspertise innen CRISPR‑Cas9 genredigering for å lage bedre sykdomsmodeller i dyr og cellekulturer, som er nyttige for forskere og fremskynder utviklingen av medisiner.
Dette inkluderer gen‑terapi ved bruk av et virus (AAV) som vektor, med et selskap spin‑off fra Colossal for å kommersialisere fremgangen innen denne teknologien, FormBio. FormBio bruker AI og maskinlæring for validering av celle‑ og gen‑terapikandidater og gjør produksjon av AAV‑medisin mer effektiv og tilgjengelig.
Regenerativ medisin kan også dra nytte av selskapets oppdagelser innen embryologi og in‑vitro‑befruktning (IVF), som kan føre til anvendelser innen vevsteknologi, stamcelleforskning og organtransplantasjon.
Konklusjon
Utenom debatten om Colossals direulver er en ekte oppstandelse av en utdødd art eller visdommen i å slippe slike skapninger fri i villmarken, er selskapets teknologiske prestasjon imponerende.
Mellom direulver og ullmus ser de ut til å kunne relativt rutinemessig modifisere dyrenes genom på tosifrede steder, og radikalt endre deres metabolske aktivitet og kroppsstruktur.
Denne evnen vil sannsynligvis ha enorme anvendelser i andre felt, med husdyrhold og jordbruk som de mest åpenbare kandidatene.
Utover dyremodifisering kan teknologien som brukes her bli brukt til å bioingeniøre nye planter, mikrober og andre organismer for å løse spesifikke problemer, som for eksempel plastforurensning.
I prosessen har Colossal også utviklet en kraftig teknologisk stack av virale vektorer, bioinformatiske løsninger, AI & maskinlæring, og cellemanipulering som kan brukes i mange andre sektorer, fra gen‑terapi til sykdomsmodeller og organtransplantasjon.
