Colossal Biosciences讓猛獁象「復活」

科學家終於設法將大象的面板細胞置於胚胎狀態。美國一家生物技術公司Colossal Biosciences宣佈了這一突破,標誌著該公司備受矚目的使基因工程大象獲得猛獁象特徵的技術初步成功。

18年前,研究人員發現,小鼠的面板細胞可以被重新程式設計,表現得像胚胎細胞一樣。這些誘導多能幹細胞(iPSC)可以分化成動物的任何細胞型別。這正是Colossal公司培育亞洲象計劃的關鍵。亞洲象是已滅絕猛獁象的近親,它們經過基因編輯,可具有蓬鬆的毛髮、額外的脂肪和其他猛獁象特徵。

「我們肯定是在爭取建立世界上最難的iPSC。」Colossal公司聯合創始人、美國哈佛醫學院遺傳學家George Church說。他介紹相關工作的文章即將公佈於bioRxiv。

建立大象iPSC難度之大,突顯了該團隊面臨的巨大技術障礙。

2011年,美國斯克裡普斯研究所幹細胞生物學家Jeanne Loring和同事從一頭北方白犀牛和一隻鬼狒身上建立了iPSC,這是第一次從瀕危動物身上培育出這種細胞。然而,很多團隊在建立大象iPSC的嘗試中失敗了。「大象一直很有挑戰性。」 Loring說。

由Colossal公司生物科學主管Eriona Hysolli領導的一個團隊,用一種化學混合物處理大象細胞,其他人曾用這種混合物重新程式設計人類和小鼠細胞。在大多數情況下,這會導致大象細胞死亡、停止分裂或無反應。但在一些實驗中,這些細胞呈現出與幹細胞相似的圓形。

Hysolli團隊在這些細胞中添加了日本京都大學幹細胞科學家山中新彌於2006年發現的4個關鍵重新程式設計因子,然後採取了另一個成功的關鍵步驟——降低一種名為TP53的抗癌基因的表達。

研究人員從一頭大象身上建立了4種iPS細胞系。這些細胞的外觀和行為都與其他生物體的iPSC相似,均可形成構成脊椎動物所有組織的3個「胚層」的細胞。

德國亥姆霍茲聯合會Max Delbrück分子醫學中心幹細胞生物學家Sebastian Diecke希望看到更多證據,表明這些iPS細胞系穩定生長,並能轉化為不同型別的組織。

Colossal公司培育第一頭基因編輯亞洲象的計劃涉及無須iPSC的克隆技術。但Church表示,新細胞系將有助於識別和研究賦予亞洲象猛獁象特徵所需的基因變化。「我們想在把它們放進小象體內之前進行預測試。」

然而,擴大這一過程尚需生殖生物學的其他飛躍。一種途徑是將基因編輯的iPSC轉化為精子和卵細胞以製造胚胎,這已在小鼠中完成。另一種途徑可能是將iPSC直接轉化為可存活的「合成」胚胎。

為了避免成群的亞洲象「代孕」這些胚胎,Church設想可以使用部分來自iPSC的人造子宮。「我們不想幹擾瀕危物種的自然繁殖,所以正試圖擴大體外妊娠的規模。」