Naukowcy planują przywrócić wymarłego szczura z Wyspy Bożego Narodzenia poprzez edycję genów DNA

Naukowcy ujawnili plany przywrócenia wymarłego szczura z Wyspy Bożego Narodzenia, 119 lat po jego eksterminacji.

W nowym artykule badawczym międzynarodowy zespół naukowców przedstawia, w jaki sposób korzystanie z CRISPR — technologii edycji genów, która może „wycinać i wklejać” małe fragmenty DNA, usuwać lub naprawiać wadliwe geny — może prowadzić do „wyeliminowania wyginięcia”. myszy.

Naukowcy wykorzystają technologię CRISPR do zmodyfikowania DNA żyjącego gatunku szczura, tak aby pasował do szczura z Wyspy Bożego Narodzenia, chociaż nowe stworzenie może mieć pewne różnice w porównaniu z oryginalnym gatunkiem.

Rattus macleari, powszechnie znany jako szczur z Wyspy Bożego Narodzenia lub szczur Maclear, był dużym szczurem endemicznym dla Wyspy Bożego Narodzenia na Oceanie Indyjskim.

Ale został spowodowany wyginięciem w latach 1898-1908 i prawdopodobnie w 1903, najprawdopodobniej z powodu Europejskie choroby przenoszone przez statki.

Rattus macleari, powszechnie znany jako szczur z Wyspy Bożego Narodzenia i szczur Maclear, był dużym szczurem endemicznym na Wyspie Bożego Narodzenia na Oceanie Indyjskim

Nowe badanie było prowadzone przez genetyka ewolucyjnego dr Toma Gilberta z Uniwersytetu w Kopenhadze, który planuje w najbliższej przyszłości przeprowadzić eksperymenty mające na celu „wyeliminowanie” myszy z Wyspy Bożego Narodzenia.

Powiedział jednak MailOnline, że sprawa przywrócenia szczura z Wyspy Bożego Narodzenia z martwych nie jest prosta.

„Teoretycznie dostępne są teraz narzędzia, których ludzie mogą używać, aby przywrócić rzeczy… Na przykład laboratoria próbują wykorzystać edycję genów do zmiany genomów słoni, aby dodać mutacje specyficzne dla mamutów” – powiedział dr Gilbert.

Gdybyś miał spróbować użyć edycji genomu do zmiany genomu żyjącego gatunku w genom wymarłego gatunku, byłbyś w stanie dokonać tylko kilku zmian, nie wszystkich, więc skończylibyście z jakąś hybrydą.

Rodzi to pytanie: jaki jest ostateczny cel? Jeśli chcesz hybrydę, wybierz ją. Jeśli chcesz uzyskać czysty brakujący wygląd, będziesz rozczarowany.

Odkąd stała się popularna w latach 90., wysiłki deekstynkcji koncentrowały się na dużych zwierzętach o legendarnym statusie.

Przykłady obejmują dinozaury (które wyginęły 65 milionów lat temu), mamuty (4000 lat temu) i dodo (które wyginęły w 1681 roku).

Teoretycznie, gdy DNA zostanie zsekwencjonowane najlepiej jak to możliwe, a genom pasuje do podobnego żyjącego gatunku, eksperci mogą zidentyfikować i edytować części genomu, które nie pasują do siebie za pomocą technologii CRISPR.

Wrażenie artysty przedstawiające Rattus nativitatis, które prawdopodobnie zostało zniszczone przez chorobę zakaźną

Podczas sekwencjonowania genomu wymarłego gatunku naukowcy stają przed wyzwaniem pracy ze zdegradowanym DNA, które nie daje wszystkich informacji genetycznych potrzebnych do zrekonstruowania całego genomu wymarłego zwierzęcia.

Na szczęście dzięki szczurowi z Wyspy Bożego Narodzenia dr Gilbert i jego zespół byli w stanie uzyskać prawie cały genom gryzonia — jego kompletny zestaw informacji genetycznej.

Szczur z Wyspy Bożego Narodzenia należy do rodzaju Rattus, do którego nadal należą współczesne gatunki, w tym szczur norweski brunatny (Rattus norvegicus).

Ponieważ szczur z Wyspy Bożego Narodzenia oddzielił się od innych gatunków Rattus stosunkowo niedawno, dzieli około 95 procent swojego genomu z norweską brunatną.

„To był bardzo fajny model testowy” – powiedział dr Gilbert. „To idealny przypadek, ponieważ podczas sekwencjonowania genomu trzeba go porównać z naprawdę dobrym niedawnym odniesieniem”.

W ramach badań naukowcy wyodrębnili i zsekwencjonowali starożytne DNA z dwóch suchych, zakonserwowanych próbek skóry szczura z Wyspy Bożego Narodzenia, pierwotnie zebranych w latach 1900-1902 i przechowywanych jako część kolekcji Muzeum Historii Naturalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Odkryli, że po zsekwencjonowaniu genomu szczura z Wyspy Bożego Narodzenia i zmapowaniu go z genomem referencyjnym różnych gatunków Rattus, utracił on kilka kluczowych genów.

Nasze analizy pokazują, że nawet przy użyciu wysokiej jakości norweskiego szczura brunatnego jako odniesienia, prawie 5 procent sekwencji genomu jest niemożliwych do odzyskania, przy 1661 genach odzyskanych w mniej niż 90 procentach kompletności i 26 całkowicie nieobecnych, jak mówią.

Na zdjęciu norweski szczur brunatny (Rattus norvegicus) – szeroko rozpowszechniony gatunek szczura i dominujący szczur w Europie i większości Ameryki Północnej

Brakujące geny były związane z zapachem, co oznacza, że ​​wskrzeszona mysz z Wyspy Bożego Narodzenia prawdopodobnie nie byłaby w stanie przetwarzać zapachów tak, jak byłaby pierwotnie.

Dlatego, ponieważ opiera się na obecnej technologii, odtworzenie całej sekwencji wymarłej myszy może być niemożliwe, ponieważ „zawsze będzie jakaś hybryda”, jak twierdzi dr Gilbert.

„Jest bardzo jasne, że nigdy nie będziemy w stanie uzyskać wszystkich informacji, aby stworzyć idealną, odzyskaną formę dla wymarłego gatunku” – powiedział.

Zespół twierdzi, że zrekonstruowany szczur z Wyspy Bożego Narodzenia może nie mieć cech, które są prawdopodobnie potrzebne do przetrwania w jego naturalnym środowisku.

Z kolei może utrzymywać geny odpornościowe norweskiego szczura brunatnego, co może dać mu pewne potencjalne korzyści.

Naukowcy uważają, że dzieje się tak dlatego, że jedną z hipotez dotyczących wyginięcia szczura z Wyspy Bożego Narodzenia jest to, że choroba zakaźna została wprowadzona na wyspę przez brązowe szczury w Norwegii.

Jeśli tak było, patogen, który spowodował tę chorobę, był śmiertelny dla szczura z Wyspy Bożego Narodzenia, ale nie dla szczura brunatnego norweskiego.

W niedalekiej przyszłości dr Gilbert planuje przeprowadzić edycję genetyczną myszy, ale chciałby zacząć od gatunku, który wciąż żyje.

Zamierza rozpocząć od wprowadzenia modyfikacji CRISPR do genomu czarnego szczura, aby zmienić go w norweskiego szczura brunatnego, zanim spróbuje ożywić mysz z Wyspy Bożego Narodzenia.

Mamuty włochate były pokryte grubymi brązowymi włosami, aby utrzymać je w cieple w mroźnych warunkach, które często spadają do -50°C.

Chociaż replika nigdy nie będzie doskonała, kluczem jest to, że naukowcy są w stanie zmodyfikować DNA, dzięki czemu wymarłe zwierzę różni się funkcjonalnie od żywego.

Dr Gilbert powiedział, że aby na przykład stworzyć ekologicznie funkcjonalnego mamuta, wystarczy zmodyfikować DNA słonia, aby zwierzę owłosiło się i mogło żyć w zimnie.

„Jeśli robisz dziwnego, tajemniczego słonia do życia w zoo, prawdopodobnie nie ma znaczenia, czy brakuje mu niektórych genów behawioralnych” – powiedział. „Ale to rodzi wiele pytań etycznych”.

Chociaż jest podekscytowany swoimi przyszłymi badaniami, cały proces czasami daje mu inne pomysły.

„Myślę, że to świetny pomysł w technologii”, powiedział, „ale trzeba się zastanowić, czy to jest najlepsze wykorzystanie pieniędzy, a nie utrzymywanie rzeczy przy życiu”.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie aktualna biologia.

Co to jest technologia CRISPR-CAS9?

Crispr-Cas9 to narzędzie do dokonywania precyzyjnych modyfikacji DNA wykrytego w bakteriach.

Akronim oznacza regularnie rozmieszczone zbieżne powtórzenia.

Ta technika obejmuje enzym tnący DNA i mały znacznik, który mówi enzymowi, gdzie ciąć.

Technologia CRISPR/Cas9 wykorzystuje znaczniki lokalizujące mutację oraz enzym, który działa jak małe nożyczki do cięcia DNA w określonym miejscu, umożliwiając usunięcie małych części genu.

Edytując ten znacznik, naukowcy mogą kierować enzym do określonych regionów DNA i dokonywać precyzyjnych cięć, gdziekolwiek chcą.

Był używany do wyciszania genów – skutecznie je wyłączając.

Kiedy maszyneria komórkowa naprawia pęknięcie DNA, usuwa mały fragment DNA.

W ten sposób naukowcy mogą precyzyjnie wyłączyć określone geny w genomie.

Ta metoda była wcześniej wykorzystywana do edycji genu HBB odpowiedzialnego za stan zwany talasemią beta.