تم إحياء كروموسوم من فأر متجمد داخل الفئران

قد تكون شركة مكافحة الانقراض Colossal Biosciences على وشك تحقيق قفزة كبيرة. قد يكون من الممكن إحياء كروموسومات الماموث في الخلايا الحية بعد أن نقل العلماء كروموسومًا من فأر تم تجميده لأكثر من عام إلى خلايا فأر حية. ثم قاموا بتوليد فئران كاملة تحتوي بعض خلاياها على كروموسوم فأر مضاف.

يقول تيروهيكو واكاياما من جامعة ياماناشي في اليابان: «بمجرد تحسين هذه التقنية، سنبدأ في اختبارها على خلايا الفيل». “إذا نجحنا في إدخال كروموسومات الفيل إلى الخلايا الجذعية الجنينية للفئران، فإننا بالتأكيد نريد تجربتها مع الماموث.”

الهدف المباشر للفريق هو دراسة نشاط الجينات من الحيوانات المنقرضة في الحيوانات الحية، والتي يمكن أن تكشف أكثر بكثير من مجرد تحليل التسلسل الجيني. لكن هذا العمل يمكن أن يساعد أيضًا في جهود الحفظ والقضاء على الانقراض. على سبيل المثال، قمنا بتجميد أنسجة من طائر يسمى هاوايان بولي الذي انقرض في عام 2004. وهناك غرابة في علم الأحياء تعني أن نقل الكروموسوم سيكون ضروريًا لإعادته إلى الحياة.

تنقسم جينومات الحيوانات إلى أجزاء تعرف بالكروموسومات. عندما تنقسم الخلايا، تنثني هذه الخيوط الطويلة من الحمض النووي بإحكام شديد وتأخذ الشكل الأسطواني الكلاسيكي الموضح في الكتب المدرسية. يمكن جعل هذه الكروموسومات المكثفة، كما تسمى، مرئية في الخلايا الحية دون الإضرار بها، على سبيل المثال، عن طريق إضافة أصباغ إلى الأجسام المضادة التي ترتبط بالبروتينات التي يلتف حولها الحمض النووي.

تتضمن تقنية واكاياما استخراج نواة الخلية وحقنها في البويضة لتحفيز تكثيف الكروموسوم. وهذا مشابه لتقنية النقل النووي المستخدمة في الاستنساخ – كان واكاياما أول من استنسخ الفئران باستخدام هذه التقنية، بعد وقت قصير من ولادة النعجة دوللي.

يتم بعد ذلك حقن البويضة مع النواة المضافة بالإنزيمات التي تساعد على فصل الكروموسومات. بعد ذلك، يتم استخراج كروموسوم واحد بإبرة مجوفة مجهرية وحقنه في بويضة ثانية. إذا تطورت هذه البويضة إلى جنين، فإن جميع الخلايا الموجودة في الجنين – المعروفة بالخلايا الجذعية الجنينية – ستحتوي على الكروموسوم المضاف.

وبعد تطوير هذه التقنية عن طريق إضافة كروموسومات إضافية في الفئران، جربها واكاياما على فئران معدلة وراثيا لتتألق باللون الأخضر. استخرج خلايا الدم من ذيل أحد هذه الفئران، والتي كانت مجمدة لأكثر من عام، ونجح في توليد خلايا جذعية جنينية للفأر تحتوي على كروموسوم إضافي من الفئران المعدلة وراثيا.

ثم تم حقن هذه الخلايا في أجنة فأر طبيعية وزرعها في إناث الفئران، مما أدى إلى إنتاج حيوانات خيالية تحتوي بعض الخلايا فيها على كروموسوم الفئران. تبدو هذه الحيوانات مثل الفئران العادية، ولكن تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية، تتألق بعض هذه الخلايا باللون الأخضر مثل تلك الموجودة في الفئران الأصلية.

وقد حاول الفريق إنشاء فئران تحتوي جميع خلاياها على كروموسوم الفئران الإضافي، لكن لم ينجحوا بعد. علاوة على ذلك، في الوقت الحالي، تعمل هذه التقنية فقط مع كروموسوم الفئران 9 – إذا تمت إضافة كروموسومات أخرى، فإن البويضات لا تتطور إلى أجنة. يقول واكاياما: “إننا نحاول حاليًا تجربة طرق مختلفة لتحسين معدل النجاح”.

من المحتمل أن يكون السبب في ذلك هو أن نشاط الجينات الموجودة على كروموسومات الفئران الأخرى يعطل التطور الجنيني. إذا كان الأمر كذلك، فقد يتعين على الفريق محاولة تعطيل الجينات الموجودة على الكروموسوم المضاف بطريقة مشابهة للطريقة التي يتم بها تعطيل أحد كروموسومي X في خلايا خلايا الثدييات الأنثوية. لكن واكاياما يأمل ألا يكون ذلك ضروريا.

وقد حصل فريقه بالفعل على عينات من أنسجة الفيل المجمدة من حديقة الحيوان لاختبارها. يتحدث واكاياما أيضًا مع فريق تمكن من استخراج ودراسة نواة الخلية من ماموث يبلغ من العمر 28000 عام يُدعى يوكا حول تجربة ذلك باستخدام كروموسومات الماموث.

إن مجرد محاولة استنساخ الماموث من هذه الخلايا لن ينجح أبدًا لأن هناك الكثير من الضرر في الحمض النووي. لكن واكاياما يأمل أنه قد يكون من الممكن استعادة الكروموسومات الفردية، مما يسمح بدراستها في الخلايا الحية.

يقول بن نوفاك، من مجموعة الحفاظ على الحياة البرية غير الربحية Revive & Restore في الولايات المتحدة: “حتى عملية نقل واحدة ناجحة هي بداية رائعة للغاية”. “فيما يتعلق بالطيور العابرة للحدود، قد تكون هناك قيمة كبيرة لهذا العمل.” وذلك لأنه في الطيور العابرة للحدود – وهي مجموعة كبيرة تضم أكثر من نصف جميع أنواع الطيور – تفقد الخلايا التي تشكل أنسجة الجسم مثل الجلد والعضلات كروموسومًا. يتم الاحتفاظ بهذا الكروموسوم الإضافي فقط في الخلايا التناسلية التي تشكل البويضة والحيوانات المنوية.

نظرًا لأن طائر هاواي البوولي كان طائرًا عابرًا ولم يتم تجميد سوى الأنسجة الذكرية غير الإنجابية، فإن إعادته مرة أخرى تتطلب إضافة اثنين من الكروموسومات من الأنواع ذات الصلة الوثيقة – الكروموسوم الموجود فقط في الخلايا التناسلية والكروموسوم W الموجود فقط في إناث الطيور. يقول نوفاك: “سوف ينتج هجينة جزئية، لكنه سيسمح بإحياء الأنواع”.

واكاياما ليس أول من أنشأ حيوانات حية ذات كروموسومات إضافية. وفي عام 2022، أنشأ فريق آخر في اليابان فئرانًا تحتوي على كروموسوم بشري مضاف 21 لدراسة متلازمة داون. ومع ذلك، فإن هذه التقنية تضمنت تعديلات وراثية واسعة النطاق والتي لن تكون مرغوبة أو ممكنة لتطبيقات الحفظ.

يقول نوفاك إن الكروموسومات التكاثرية الإضافية قد تكون أكثر انتشارًا بكثير مما ندرك، مما يعني أن العديد من الأنسجة التي يتم تجميدها بواسطة مشاريع البنك الحيوي قد تكون مفقودة.