Colossal Menciptakan Sel Induk Gajah Untuk Pertama Kalinya Dalam Upaya Menghidupkan Kembali Mammoth Berbulu

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Mammoth berbulu terakhir menjelajahi tundra Arktik yang luas 4,000 tahun lalu. Gen mereka masih hidup pada hewan agung saat ini—gajah Asia.

Dengan kemiripan genetik sebesar 99.6 persen, gajah Asia adalah titik awal yang sempurna untuk rencana yang berani untuk membawa mamut—atau sejenisnya—kembali dari kepunahan. Proyek, diluncurkan oleh perusahaan bioteknologi Kolosal pada tahun 2021, membuat banyak orang terkejut karena tujuan penerbangannya ke bulan.

Pedoman keseluruhannya terdengar mudah.

Langkah pertama adalah mengurutkan dan membandingkan genom mamut dan gajah. Selanjutnya, para ilmuwan akan mengidentifikasi gen di balik ciri-ciri fisik—rambut panjang, timbunan lemak—yang memungkinkan mamut berkembang dalam suhu beku dan kemudian memasukkannya ke dalam sel gajah menggunakan pengeditan gen. Terakhir, tim akan mentransfer inti—yang menampung DNA—dari sel yang telah diedit ke dalam telur gajah dan menanamkan embrio ke dalam sel pengganti.

Masalah? Gajah Asia terancam punah, dan sel-selnya—terutama telurnya—sulit didapat.

Minggu lalu, perusahaan melaporkan solusi besar. Untuk pertama kalinya, mereka mengubah sel kulit gajah menjadi sel induk, yang masing-masing berpotensi menjadi sel atau jaringan apa pun di dalam tubuh.

Kemajuan ini mempermudah validasi hasil penyuntingan gen di laboratorium sebelum melakukan potensi kehamilan—yang berlangsung hingga 22 bulan pada gajah. Para ilmuwan, misalnya, dapat mengubah sel induk gajah yang direkayasa menjadi sel rambut dan menguji pengeditan gen yang membuat mamut memiliki bulu tebal dan hangat yang ikonik.

Sel induk berpotensi majemuk terinduksi, atau iPSC, sangat sulit dibuat dari sel gajah. Hewan-hewan tersebut “adalah spesies yang sangat istimewa dan kita baru saja mulai menggali permukaan biologi dasar mereka,” tersebut Dr Eriona Hysolli, yang mengepalai biosains di Colossal, di a tekan rilis.

Karena pendekatan ini hanya memerlukan sampel kulit dari gajah Asia, pendekatan ini sangat membantu dalam melindungi spesies yang terancam punah. Teknologi ini juga dapat mendukung konservasi gajah hidup dengan menyediakan program pembiakan dengan telur buatan yang terbuat dari sel kulit.

“Gajah mungkin mendapat hadiah 'yang paling sulit diprogram ulang',” tersebut George Church, ahli genetika Harvard dan salah satu pendiri Colossal, “tetapi mempelajari cara melakukannya akan membantu banyak penelitian lain, terutama pada spesies yang terancam punah.”

Memutar Kembali Jam

Hampir dua dekade lalu, ahli biologi Jepang Dr. Shinya Yamanaka merevolusi biologi dengan mengembalikan sel-sel dewasa ke keadaan seperti sel induk.

Pertama kali ditunjukkan pada tikus, teknik pemenang Hadiah Nobel ini hanya membutuhkan empat protein, yang disebut faktor Yamanaka. Sel-sel yang diprogram ulang, seringkali berasal dari sel-sel kulit, dapat berkembang menjadi berbagai jaringan dengan bimbingan kimia lebih lanjut.

Sel induk berpotensi majemuk terinduksi (iPSCs), demikian sebutannya, telah mengubah biologi. Mereka sangat penting dalam proses pembentukan organoid otak—bola miniatur neuron yang dipicu oleh aktivitas—dan dapat dimasukkan ke dalam sel telur atau model masa kanak-kanak awal. embrio manusia.

Teknologi ini sudah mapan untuk tikus dan manusia. Tidak demikian halnya dengan gajah. “Di masa lalu, banyak upaya untuk menghasilkan iPSC gajah belum membuahkan hasil,” kata Hysolli.

Kebanyakan sel gajah mati jika diolah dengan resep standar. Yang lainnya berubah menjadi sel-sel tua “zombie”—yang hidup namun tidak mampu menjalankan fungsi biologisnya yang biasa—atau hanya mengalami sedikit perubahan dari identitas aslinya.

Penyelidikan lebih lanjut menemukan pelakunya: Sebuah protein yang disebut TP53. Dikenal karena kemampuannya melawan kanker, protein ini sering dijuluki sebagai penjaga gerbang genetik. Ketika gen untuk TP53 diaktifkan, protein tersebut mendorong sel-sel pra-kanker untuk menghancurkan dirinya sendiri tanpa merugikan tetangganya.

Sayangnya, TP53 juga menghalangi pemrograman ulang iPSC. Beberapa faktor Yamanaka meniru tahap pertama pertumbuhan kanker yang dapat menyebabkan sel-sel yang telah diedit tersebut menghancurkan dirinya sendiri. Gajah memiliki 29 salinan gen “pelindung” yang besar dan kuat. Bersama-sama, mereka dapat dengan mudah menghancurkan sel-sel dengan DNA yang bermutasi, termasuk sel-sel yang gennya telah diedit.

“Kami tahu p53 akan menjadi masalah besar,” Church mengatakan itu .

Untuk menyiasati penjaga gerbang, tim merancang campuran kimia untuk menghambat produksi TP53. Dengan dosis faktor pemrograman ulang berikutnya, mereka mampu membuat iPSC gajah pertama dari sel kulit.

Serangkaian tes menunjukkan sel-sel yang ditransformasi tampak dan berperilaku seperti yang diharapkan. Mereka memiliki gen dan penanda protein yang sering terlihat pada sel induk. Ketika dibiarkan berkembang lebih lanjut menjadi sekelompok sel, mereka membentuk struktur tiga lapis yang penting untuk perkembangan awal embrio.

“Kami sudah sangat menantikan hal-hal ini,” Church mengatakan Alam. Tim mempublikasikan hasilnya, yang belum ditinjau sejawat, di server pracetak bioRxiv.

Jalan Panjang Ke Depan

Pedoman perusahaan saat ini untuk mengembalikan mamut bergantung pada teknologi kloning, bukan iPSC.

Namun sel-sel tersebut berharga sebagai pengganti sel telur gajah atau bahkan embrio, sehingga memungkinkan para ilmuwan untuk melanjutkan pekerjaan mereka tanpa membahayakan hewan yang terancam punah.

Misalnya, mereka dapat mengubah sel induk baru menjadi sel telur atau sel sperma—suatu prestasi yang sejauh ini sudah tercapai hanya dicapai pada tikus—untuk penyuntingan genetik lebih lanjut. Ide lainnya adalah mengubahnya secara langsung menjadi struktur mirip embrio yang dilengkapi dengan gen mamut.

Perusahaan juga sedang mempertimbangkan pengembangan rahim buatan untuk membantu memelihara embrio yang telah diedit dan berpotensi melahirkannya. Pada tahun 2017, rahim buatan melahirkan domba yang sehat, dan sekarang rahim buatan bergerak menuju uji coba pada manusia. Sistem ini akan mengurangi kebutuhan akan gajah pengganti dan menghindari risiko terhadap siklus reproduksi alami mereka.

Karena penelitian ini masih dalam tahap pracetak, maka hasilnya belum diperiksa oleh para ahli lain di bidangnya. Masih banyak pertanyaan. Misalnya, apakah sel yang diprogram ulang mempertahankan status sel induknya? Bisakah jaringan tersebut diubah menjadi berbagai jenis jaringan sesuai permintaan?

Menghidupkan kembali mamut adalah tujuan utama Colossal. Namun Dr. Vincent Lynch dari University of Buffalo, yang telah lama mencoba membuat iPSC dari gajah, berpendapat bahwa hasilnya bisa sangat besar. jangkauan yang lebih luas.

Gajah sangat kebal terhadap kanker. Tidak ada yang tahu kenapa. Karena iPSC penelitian ini tidak mengandung TP53, gen pelindung kanker, mereka dapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi kode genetik yang memungkinkan gajah melawan tumor dan berpotensi menginspirasi pengobatan baru bagi kita juga.

Selanjutnya, tim berharap dapat menciptakan kembali ciri-ciri mamut—seperti rambut panjang dan timbunan lemak—dalam model sel dan hewan yang dibuat dari sel gajah yang telah diedit gennya. Jika semuanya berjalan lancar, mereka akan menggunakan teknik seperti yang digunakan untuk mengkloning domba Dolly untuk melahirkan anak sapi pertama.

Apakah hewan ini bisa disebut mammoth masih menjadi perdebatan. Genom mereka tidak akan sama persis dengan spesies yang telah punah. Selain itu, biologi dan perilaku hewan sangat bergantung pada interaksi dengan lingkungan. Iklim kita telah berubah secara dramatis sejak mamut punah 4,000 tahun lalu. Tundra Arktik—rumah lama mereka—mencair dengan cepat. Bisakah hewan yang dibangkitkan menyesuaikan diri dengan lingkungan tempat mereka tidak beradaptasi?

Hewan juga belajar satu sama lain. Tanpa mamut hidup yang dapat menunjukkan kepada anak sapi cara menjadi mamut di habitat aslinya, ia mungkin akan mengadopsi serangkaian perilaku yang sangat berbeda.

Colossal memiliki rencana umum untuk mengatasi pertanyaan-pertanyaan sulit ini. Sementara itu, pekerjaan ini akan membantu proyek mencapai kemajuan tanpa membahayakan gajah. Menurut Gereja.

“Ini adalah langkah penting,” tersebut Ben Lamm, salah satu pendiri dan CEO Colossal. “Setiap langkah membawa kita lebih dekat ke tujuan jangka panjang untuk mengembalikan spesies ikonik ini.”

Gambar Kredit: Biosains Kolosal