Amikor a Colossal nevű biotechnológiai cég 2021-ben megkezdte működését, nagyon ambiciózus célt tűztek ki maguk elé: olyan elefántokat kívántak genetikai módszerekkel létrehozni, amelyek szőrrel és a kihalt gyapjas mamutok más jellemző tulajdonságaival rendelkeznek. Azóta eltelt három év, és egyelőre még nem róják mamutszerű lények a tundrát, bár erre nem is sokan számítottak. A napokban azonban a vállalat kutatói figyelemre méltó előrelépésről számoltak be: olyan elefánt őssejteket hoztak létre, amelyekből potenciálisan a test bármely szövete létrehozható.
Eriona Hysolli, a Colossal biológiai kutatásokért felelős vezetője elmondta, hogy a sejtek nagy segítséget nyújthatnak az élő elefántok védelmében is. A kutatók például bőséges készletet hozhatnak létre elefánt petesejtekből tenyésztési programokhoz. „Nagyon fontos, hogy egy Petri-csészében nagy mennyiségben tudunk ilyeneket előállítani” – mondja.
Az eredmények a független kutatókat is lenyűgözték. A kérdéses sejtek úgynevezett indukált pluripotens őssejteknek (röviden: iPS sejtek), és ahogy Vincent Lynch, a Buffalói Egyetem biológusa mondja, hogy ezek révén a szakértők alaposabban megismerhetik az elefántok különös biológiáját is, például feltárhatják, hogy miért alakulnak ki olyan ritkán az állatoknál daganatos betegségek. „Nagyon izgalmas, hogy ezt mostantól iPS sejtekkel tudjuk tanulmányozni” – mondja Lynch. A felfedezés új lehetőségek tárházát nyitja meg a rákkal szembeni ellenállóképesség tanulmányozásában, tette hozzá. (Az eredményeket egyelőre csak online tették közzé a szakértők, és a tanulmány még nem esett át lektoráláson.)
Sok a kutató, kevés az elefántsejt
George Church, a Harvard orvostudományi karának biológusa több mint egy évtizede kezdett el próbálkozni a gyapjas mamutok feltámasztásával. Akkoriban a genetikusok DNS-t nyertek ki a kihalt állatok fosszilis csontjaiból, és felmérték a genetikai különbségeket közöttük és ma élő elefánt rokonaik között. Church arra gondolta, hogy ha meg tudná változtatni egy elefántembrió DNS-ét, fel tudná azt ruházni azokkal a tulajdonságokkal, amelyek a gyapjas mamutok számára lehetővé tették a hideg éghajlaton való túlélést.
Church és Hysolli, aki ekkoriban posztdoktori kutató volt Church laboratóriumában, valamint kollégáik közösen végezték az első előzetes kutatásokat az elefántok DNS-ének szerkesztésével kapcsolatban. A csoportnak azonban problémát okozott a munkában, hogy korlátozott mennyiségben rendelkeztek elefántsejtekkel. Ezért azon kezdtek munkálkodni, hogy saját készleteket állítsanak elő.
Ehhez Shinya Yamanaka japán biológus és kollégái Nobel-díjas munkájából merítettek ihletet, akik rájöttek, hogyan lehet a felnőtt egérsejtekben visszaforgatni az idő kerekét, hogy azok gyakorlatilag olyanok legyenek, mint az embrionális sejtek.
A megfelelő vegyszerkombinációval az így nyert indukált pluripotens őssejtekből aztán a test bármely szövete, akár petesejtek is létrehozhatók.
A kutatók más fajokból is készítettek iPS sejteket, beleértve az embert is. Egyes szakértők például emberi neuronok csoportjait állították elő ilyen módon, amelyek az agyhullámokhoz hasonló működést mutattak. Mások veszélyeztetett állatokkal kezdtek hasonlóan kísérletezni. 2011-ben például Jeanne Loring, a kaliforniai Scripps Kutatóintézet őssejtbiológusa és kollégái a északi szélesszájú orrszarvú és a drill nevű cerkófféle felnőtt testi sejtjeiből hoztak létre indukált pluripotens őssejteket. Azóta pedig többek között hópárducokból, szumátrai orángutánokból és japán mormotákból is előállítottak ilyeneket.
Az elefántsejtek azonban sokkal nehezebben bizonyultak átprogramozhatóknak. Lynch elmondta, hogy évekig próbálkozott elefánt iPS sejtek létrehozásával, sikertelenül, és a probléma gyanúja szerint az elefántok egy már említett, figyelemre méltó tulajdonságával függ össze, vagyis azzal, hogy ritkán fordul elő náluk rákos megbetegedés.
Daganatellenes liga
Ha számtani alapon nézzük a problémát, az elefántoknál nagyon gyakorinak kellene lenniük a daganatos betegségeknek, mivel egy-egy embrionális őssejtnek nagyon sokat kell osztódnia ahhoz, hogy az elefánt hatalmas teste kialakuljon. Márpedig minden egyes osztódással nagyobb az esélye a DNS mutációjának, ami egyre inkább valószínűsíti, hogy egy ponton kontrollálatlanná válik az osztódás, ami daganatok kialakulásához vezet.
Az elefántok azonban a vizsgálatok szerint számos különleges védekezési módot fejlesztettek ki a rák ellen. Ezek egyike egy TP53 nevű fehérje, amelynek génjét minden emlős hordozza: ez a fehérje önpusztításra készteti a sejteket, ha azok a kontrollálatlan osztódás jeleit mutatják.
Az elefántok genomjában a TP53 génje 29 példányban található meg van, amelyek együttesen igen agresszívan nyomják el az esetleges rákos sejteket.
És pontosan ezek a daganatok elleni alkalmazkodási megoldások lehettek azok, amelyek megnehezítették, hogy a felnőtt elefántok sejtjeit iPS sejtekké programozzák át a szakértők. A pluripotens sejtekké való átalakítás ugyanis hasonlíthat a rákos sejtek kialakulásának első lépéseire, ami a sejtek pusztulását eredményezhette a kísérletek során. „Tudtuk, hogy a P53-nak nagy szerepe lesz” – mondta Church. A kutató és kollégái úgy próbáltak megbirkózni a kihívással, hogy friss sejtkészleteket szereztek veszélyeztetett ázsiai elefántoktól. Bár szövetmintát nem tudtak nyerni ezekből az állatokból, sikerült néhány bébielefánt köldökzsinórját megszerezniük.
A kutatók ezután olyan molekulákat hoztak létre, amelyek gátolták az összes P53 fehérje termelődését a sejtekben. Ezt a kezelést Yamanaka koktéljával – valamint más fehérjékkel – kombinálva pedig végre sikerült elefánt iPS sejteket előállítaniuk. Az új sejtek Church elmondása szerint minden próbát kiálltak. A szakértőknek sikerült rávenniük őket, hogy embriószerű sejtcsoporttá növekedjenek, majd három különböző, a korai emlősök embrióiban megtalálható sejttípussá fejlődtek.
***
A Colossal továbbra is azon dolgozik, hogy megvalósítsa legnagyobb célját, a gyapjas mamutok „visszahozását”. Hysolli és kollégái azt tervezik, hogy az új őssejtekben néhány gént az elefántok genetikai szekvenciájáról a gyapjas mamutok szekvenciáira cserélik, majd megnézik, hogy ezek a módosítások milyen változásokhoz vezetnek a sejtekben. Ezzel a stratégiával, mondta, elképzelhető lehet például olyan, elefántsejtekből álló sejtcsomók növesztése, amelyekből mamutszőr nő ki.
Lynch a maga részéről erősen szkeptikus a vállalat végső célját illetően. Véleménye szerint néhány gén módosítása egy ma élő fajban még nagyon távol van attól, hogy azt mondhassuk, feltámasztottunk egy kihalt állatfajt. Ahogy mondja:
„Szinte semmit sem tudunk az összetett viselkedéseket meghatározó genetikai tényezőkről. A végén könnyen előfordulhat, hogy lesz ugyan egy szőrös ázsiai elefántunk, akinek azonban fogalma sem lesz róla, hogyan lehet túlélni az Északi-sarkvidéken.”
