基因编辑先驱 George Church:6年后「复活」第一只猛犸象,2年内会从小鼠试验过渡到大象

2021-12-01 00:00:25 DeepTech深科技

今年九月,生物技术初创公司 Colossal 宣布获得了 1500 万美元种子轮融资,公司联合创始人为基因编辑技术先驱 George Church 和哈佛大学遗传学教授 Ben Lamm。

图 | Ben Lamm(左)和 George Church(右)(来源:Colossal 官网)

Colossal 公司以 “复活猛犸象为目标,促进多种生物技术的发展。

目前,科学家们已经从猛犸象的冰冻尸体中提取了留存下来的 DNA,但因为遗骸已历经万年,细胞核早已受损。所以严格意义上说,所谓的 “复活”,只能是 “产生新的个体,其基因中含有猛犸象的某些性状”。

“复活” 猛犸象分为三个步骤:第一步,重建猛犸象细胞;第二步,恢复细胞的全功能性,诱导形成胚胎细胞;第三步,利用代孕母体生下猛犸象。

近日,Church 教授接受了《科学观察家》的独家采访,并探讨了 Colossal 的背景故事、“复活猛犸象” 的技术和为什么需要干预措施来应对气候变化。

为什么要复活猛犸象?

猛犸象草原拥有丰富的生物多样性,具有高生物量和生态生产力,但它大约在 10000 年前减少,目前原因不明。现在的草原是一个被永久冻土覆盖的荒凉景观,随着地球温度升高和永久冻土融化,温室气体被释放到大气中,加剧了气候变化。

Church 及其同事 2006 年左右就开始关注猛犸象,并打算使用合成生物学的方法重建猛犸象基因组,将其基因插入到另一个现存物种亚洲象中,想要创建一种具有特别选择的猛犸象和亚洲象基因的混合生物。

除了好奇心之外,Colossal 官网概述了它 “复活猛犸象” 的 10 个核心动机。

  • 减缓北极永久冻土的融化;

  • 防止被困在永久冻土层中的温室气体排放 —— 每年高达 6 亿吨净碳;

  • 将现在过度灌木的森林恢复到自然的北极草原,这有助于减少碳排放;

  • 恢复猛犸象草原;

  • 培育一个能够保持自身抵御气候变化能力的生态系统;

  • 了解抗寒基因组中的优势特征;

  • 拯救现代大象免于灭绝;

  • 在遗传科学和气候变化之间建立经过验证的联系;

  • 使自然具备抵御人类对重要生态系统的不利影响的能力;

  • 推动多重 CRISPR 编辑的进步。

Colossal 复活猛犸象并不是 Church 在碳封存方面所做的唯一工作,但可以说是最雄心勃勃的工作。在他看来,目前面临的气候危机需要进行大规模的干预。

“大多数的方法似乎都很无力”,他说,“其他选择可能有效,造成的影响微乎其微,例如,你可以关掉 LED 灯,或者整个人类都可以停止燃烧碳,后者每年可以节省 10 亿吨碳,但我们现在的问题远超 10 亿吨碳。”

复活猛犸象的一系列技术

过去几十年里,实验室已经生产或促进了一系列对现代基因组学研究及其他领域不可或缺的技术,包括下一代测序的多种方法(从纳米孔到荧光技术)、DNA 酶促合成的新方法或基因组编辑技术等。

由于猛犸象生存的年代太过久远,即使是使用与猛犸象最 “近亲” 的亚洲象代孕也极易流产,必须开发新的技术来攻克此难点。

根据 Church 的说法,他的实验室可以将一项新技术从概念推进到 “工业就绪”,预算为 100-200 万美元,融资的 1500 万美元可以帮助创造七项新技术,包括人造子宫、为濒危物种制造配子和生殖技术。

人造子宫是一种设想中的技术设备,模拟女性子宫的环境,孕育胎儿,从而达至真正的无痛生育繁殖的效果。

图 | 与 4 周前相比(左),同一只小羊在人造子宫中发育良好(右)(来源:Nature)

2020 年,Church 在 Nature 子刊上发表了一个庞大的转录因子库,可以将多能干细胞诱导分化成为几乎任何类型细胞,“我们现在已经制造了子宫内膜细胞和内皮细胞。”Church 的计划是将这些细胞用作人造子宫来孵化胚胎。

Colossal 预测第一只小象将在六年后出生,Church 说,“这个时间框架包括两年的初始小鼠试验,两年从小鼠过渡到大象的 “调试” 阶段和两年的妊娠期。”

他补充道,“这一时间框架的潜在障碍之一是微调基因组工程过程,将一个物种的基因成功插入到另一个物种的基因组中并非易事。Church 表示,“我们已经成功地将 42 个变化放入猪基因组中,并且这些猪很健康的、可以用于繁殖并且正在生产可用于医院临床试验的器官。”

该团队目前不确定的是需要对亚洲象基因组进行多少改变才能创造出大象 - 猛犸象的杂交种。Church 实验室是多重基因组编辑的领跑者,其成功更改的记录数量是 22,000。“如果更改的数量是 42,那么它不需要很多创新”,Church 说,“数字尚未公布,但我预计可能会比 42 多一些,但远低于 22,000。”

参考资料:

https://www.technologynetworks.com/genomics/articles/return-from-extinction-356244

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