基因编辑先驱疯狂计划:6年内“复活”猛犸?



本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),作者:药明康德内容团队,原文标题:《基因编辑先驱疯狂计划:6年内“复活”猛犸,用CRISPR给地球降温》,头图来自:unsplash


在电影《侏罗纪公园》中,科学家利用恐龙血液中的DNA让恐龙复活,重建了一个惊心动魄的恐龙世界。但事实上,绝大多数科学家都相信:由于DNA在理论上只能保存100万年,远远不及恐龙生存的年代,因此复活恐龙这件事永远也无法实现。


但是,如果希望复活的对象变成了灭绝不久的物种,情况可能就不一样了。就在不久前,“复活猛犸”的消息再次引起关注。一家美国初创公司计划在6年内生产出拥有猛犸性状的杂交象——或许数年后,我们将见证大象在北极冰原漫步的魔幻场面。



主持这个接近于科幻的项目的,是哈佛大学医学院的George Church教授。作为基因测序和基因编辑的先驱,这位留着标志性大胡子的遗传学家曾因在CRISPR技术中的贡献被视作诺贝尔奖的大热门;与此同时,他的一系列超前想法也时常受到人们的热议。6年前,Church教授就利用CRISPR对猪胚胎进行基因编辑,试图打造能用于人类器官移植的转基因猪。


基因编辑先驱疯狂计划:6年内“复活”猛犸?

▲George Church教授(图片来源:Church教授个人官网)


作为Church教授下一个“科幻”计划的主角,猛犸曾是称霸冰原的巨兽,它们曾与古人类共同生存数万年,却在1万年前的气候变化中衰落,最终走向灭绝。近些年来,人们已经从西伯利亚的冰原之下挖掘出不少猛犸遗骸。由于寒冷的气温和冰封的冻土抑制了微生物的活动,其中一些埋藏数万年之久的猛犸在出土时仍然保存着较为完好的肉体——当然,一同保留至今的,还有猛犸的DNA


低温为抑制DNA的降解创造了绝佳的环境。2008年,宾州州立大学的研究团队就在《自然》杂志上宣布:他们从猛犸的毛发中,获取了猛犸的部分基因组信息。这样的突破让Church教授产生了浓厚的兴趣。2013年,Church教授就首次公开讨论了“复活猛犸”的设想。而在今年,一家名为Colossal的初创公司横空出世。这家由Church教授参与创建的公司已经获得了1500万美元的种子轮融资,计划在6年内让“猛犸”重见天日。



确切地说,该公司的目标并不是从零开始复原猛犸,而是使用猛犸的DNA基因片段对亚洲象进行基因编辑。毕竟,尽管保存条件较好,但要获取猛犸完整的细胞核依然十分困难。相比之下,如果目标只是其中的部分基因片段,可行性就提升了很多。


据此前的研究,作为有着共同祖先的近亲,亚洲象与猛犸只有140万个DNA序列的差异,由此造成的结果是,两者在大约1600个蛋白质编码基因上存在差异。当然,研究团队并不需要修改所有这1600个基因。曾在Church教授实验室担任博士后的Eriona Hysolli(目前在Colossal公司工作)已经和同事找到了约60个与猛犸性状关系密切的基因,它们使得猛犸拥有了浓密的毛发、厚层皮下脂肪等关键特征。


目前,Colossal公司的计划是利用CRISPR技术对亚洲象的胚胎进行基因编辑,插入近50个与耐寒性状相关的猛犸基因。在Church教授看来,这样的操作足以让生存在东南亚、南亚热带地区的亚洲象具备耐寒能力,在西伯利亚冰原上生存。


基因编辑先驱疯狂计划:6年内“复活”猛犸?

▲相关阅读:(图片来源:Thomas Quine, CC BY 2.0)


从原理上看,上述操作似乎算不上复杂。但实际上,由于操作对象是大象,Church教授等人将面临很多不确定性。首先,此前从未有人获取过大象的卵子,因此他们也提出了备案:将普通的亚洲象细胞诱导为干细胞,随后在实验室中形成用于基因编辑的胚胎。


而获得包含猛犸基因的胚胎,只是杂交象诞生的第一步。Colossal公司将面临的下一道障碍,是让胚胎发育成胎儿。出于伦理考虑,他们放弃了雌象代孕的想法,决定用人造子宫孕育小象。


2017年,费城一家医院的研究团队开发出人造子宫,一只早产的小羊成为这个子宫的首位使用者,在其中顺利生存了4周。而Church教授表示,目前他们已经利用干细胞诱导分化出了子宫内膜细胞。他们的目标是将杂交胚胎移植到人造的子宫内膜中后,让胚胎在这个人造子宫中发育,直至培养成能够落地的胎儿。按照Colossal公司的时间表,这个杂交胎儿将在6年后诞生,而成长为成年个体还需等待至少10年。






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