Šiaurės baltojo raganosio prikėlimas keturiais žingsniais

northern white rhino

Kūdikių auginimas paprastai yra paprastas reikalas: apvaisinkite kiaušinėlį sperma. Taip bus sukurtas embrionas. Jei embrionas dar nėra įsčiose, perkelkite jį nedelsiant ir atsargiai. Tada kantriai palaukite kelis mėnesius.

Tačiau šiauriniam baltajam raganosiui šis procesas yra daug sudėtingesnis, daugiausia dėl to, kad rūšis yra išnykusi. Vadinasi, užuot pradėjęs nuo kiaušinių ir spermos, kūdikio gimdymas prasideda nuo odos ląstelių.

Šios odos ląstelės yra saugomos specialioje San Diego zoologijos sodo patalpoje, vadinamoje „Frozen Zoo“, kurioje yra daugiau nei 10 000 gyvų ląstelių tipų, atstovaujančių beveik 1 000 gyvūnų rūšių. Toje saugykloje yra dvylikos šiaurinių baltųjų raganosių odos ląstelių, kurių pakanka genetinės įvairovės, kad būtų sukurta tvari populiacija.

Norint iš šaldytų odos ląstelių buteliuko sukurti šiaurinių baltųjų raganosių bandą, reikia atlikti keturis (milžiniškus) veiksmus: (1) Odos ląsteles paverskite kamieninėmis ląstelėmis. (2) Perprogramuokite tas kamienines ląsteles, kad jos taptų kiaušinio ir spermos ląstelėmis. (3) Apvaisinkite kiaušinėlį sperma, kad sukurtumėte embrioną. (4) Persodinkite embrioną į gimdą, kur iš jo išsivystys raganosio kūdikis.

Tačiau ši strategija turi problemą: niekas nežino, kaip tai padaryti bet koks šių žingsnių baltuosiuose raganosiuose. Tačiau per pastaruosius trejus metus San Diego zoologijos sodo mokslininkai padarė didelę pažangą visi thm.

1 veiksmas: paverskite odos ląsteles į kamienines ląsteles

Kamieninės ląstelės yra visų kitų ląstelių, įskaitant kiaušialąstes ir spermatozoidus, pradžios taškas. Teoriškai kiaušialąstės ir spermos ląstelės galėtų būti sukurtos, jei mokslininkai turėtų šiaurinių baltųjų raganosių kamienines ląsteles. Bet jie to nedaro. Jie tiesiog turi odos ląsteles, todėl viskas sudėtinga.

Kai odos ląstelė yra odos ląstelė, tai yra linijos pabaiga; ji netaps jokios kitos rūšies ląstele. Tas pats pasakytina apie nervų ląsteles, raumenų ląsteles ir bet kokias kitas visiškai diferencijuotas ląsteles. Tačiau, nors ląstelės negali virsti kitų rūšių ląstelėmis, informacija, reikalinga tai padaryti, vis tiek yra ląstelės genuose. Tie genai ląstelei tiesiog nepasiekiami.

2006 m. Shinya Yamanaka atrado, kaip pasiekti tuos genus, iš esmės iš naujo nustatydama ir išprogramuodama odos ląstelę atgal į kamieninę ląstelę. Jis nustatė, kad šiam atstatymui reikalingos tik keturios reguliuojančios molekulės (vadinamos „Yamanaka faktoriais“). Tai jam pelnė Nobelio premiją ir pradėjo naują kamieninių ląstelių ir kovos su senėjimu tyrimų amžių.

Nuo Yamanakos atradimo mokslininkai visame pasaulyje tiria, kaip panaudoti Yamanaka faktorius, kad atkurtų dešimčių gyvūnų ląsteles: pelių, žmonių, beždžionių, kačių, kiaulių, arklių, vištų, putpelių, zebrų žuvų, sniego leopardų, Bengalijos tigrų, jaguarų. , Tasmanijos velniai, audinės ir net nuolankus plekšnis.

2021 metais San Diego zoologijos sodo tyrėjai į šį sąrašą įtraukė šiaurinius baltuosius raganosius. Jie daug metų keitė Yamanakos techniką, kad ji veiktų baltųjų raganosių odos ląsteles. Iš pradžių jiems pasisekė gauti tik vieną kamieninę ląstelę iš 100 000 odos ląstelių. Šiek tiek pakoregavus, jie padarė nepaprastą pažangą: septyni klonai 100 000 odos ląstelių – 700 % padidėjęs efektyvumas.

„Perprogramavimo procesas net ir žmonėms pasižymi mažu sėkmės rodikliu, kurį galima sušvelninti pradedant dideliu ląstelių skaičiumi, ir tai buvo daug dėmesio skirta protokolo optimizavimui“, – sakė Marisa Korody, elgesio genetikė, dirbanti San Diego zoologijos sodo šiaurinėje baltojoje. raganosių projektas. Protokolui gali prireikti dar kelerių metų optimizavimo, tačiau tai nesutrukdė mokslininkams judėti į priekį.

2 veiksmas: perprogramuokite kamienines ląsteles, kad jos taptų kiaušinio ir spermos ląstelėmis

Kamieninės ląstelės programavimas, kad ji taptų kiaušinio ir spermos ląstelėmis (bendrai vadinama gametos) yra sudėtinga. Norint jas sukurti, kamieninėms ląstelėms reikia tarpląstelinių signalų, kurių laikas, koncentracija ir trukmė yra tinkami. Jei tie signalai yra netobuli, kamieninė ląstelė gali būti nesuprogramuota sukurti funkcinę gametą.

„Lytinių ląstelių iš kamieninių ląstelių gamybos procesas buvo visiškai sėkmingas tik pelėms, kurių embrioninis vystymasis skiriasi nuo kitų žinduolių“, – sakė Korody. Ji turi omenyje Katsuhiko Hayashi darbą Kyushu universitete. Per pastaruosius kelerius metus Hayashi ir jo komanda atrado, kaip manipuliuoti tarpląsteliniais signalais, kad pelės kamieninės ląstelės virstų gametomis. Be to, Hayashi naudojo šias lytines ląsteles, kad atsivestų sveikų ir vaisingų pelių.

Korody ir jos kolegos neatskleidė, kokių tarpląstelinių signalų reikia, kad šiaurinių baltųjų raganosių kamieninės ląstelės taptų gametomis. Tačiau jie turi netyčia sukurtos lytinės ląstelės. Kai odos ląstelės vėl buvo paverčiamos kamieninėmis ląstelėmis, kai kurios iš jų spontaniškai sukūrė gametas, o tai yra normalus reiškinys, galintis atsirasti, kai kamieninės ląstelės laikomos laboratorinėmis sąlygomis. Tai buvo nuostabi žinia, nes ji parodė, kad jų kamieninės ląstelės turi potencialą sukurti lytines ląsteles, net jei jos visiškai nesupranta, kodėl.

3 žingsnis: apvaisinkite kiaušinėlį sperma

Kad kiaušinėlis būtų apvaisintas, jis turi būti gyvas ir subrendęs. Paprastai kiaušidėse palaikoma aplinka, kuri atitinka šiuos reikalavimus. Tačiau kadangi mokslininkai laboratorijoje sukurs ir apvaisins šiaurinių baltųjų raganosių kiaušinėlius, jie turi išmokti imituoti kiaušidžių aplinką. Vėlgi, reikia rasti auksaplaukės zoną: temperatūra, maistinių medžiagų ir hormonų koncentracija bei anglies dioksido ir deguonies santykis turi būti teisingai.

Mokslininkai neturi prieigos prie šiaurinių baltųjų raganosių kiaušinių, todėl jie naudojo pietinių baltųjų raganosių (SWR) kiaušinius, kad surastų Goldilocks zoną. Daugelį metų mokslininkai turėjo prieigą tik prie kiaušinių, surinktų po to, kai mirė SWR, ir kurie nėra beveik tokie sveiki, kaip kiaušiniai, paimti iš gyvų raganosių. Nors jiems niekada nepavyko subręsti šių kiaušinėlių, jie sugebėjo juos išlaikyti gyvus. 2020 m. kovą jie pagaliau pateko į sveikus kiaušinius.

„Prieš pat COVID užklupus ir viską uždarant, surinkome 22 [eggs] iš mūsų patelių raganosių gelbėjimo centre. Ir mes gavome a 50% brendimo greitis, kuris buvo fantastiškas mūsų pirmajam bandymui, ir mes iš tikrųjų sukūrėme embrioną “, – sakė Barbara Durrant, SDZ Reprodukcijos mokslų direktorė. Per kelias ateinančias savaites tyrėjų komanda planuoja surinkti daugiau SWR kiaušinių, kad galėtų toliau tobulinti savo techniką.

4 žingsnis: perkelkite embrioną į gimdą

Gimda yra dinamiška aplinka, kuri kinta, kad atitiktų besivystančio embriono poreikius. Kad vystymasis būtų sveikas, embrionas ir gimda turi būti sinchronizuojami vienas su kitu.

„Niekas nieko nežino apie sinchronijos laipsnį, kurio reikia rūšiai.“ – pasakė Durrantas. „Buvo tik keli bandymai ir nė vienas nebuvo sėkmingas. Ir turbūt viena didžiausių to priežasčių yra asinchronija tarp embriono ir gimdos.

Norėdami suprasti, kaip sinchronizuoti embrioną ir gimdą, mokslininkai remiasi ultragarso technologija. Nors kitos technologijos gali būti jautresnės, jos taip pat yra labiau invazinės ir reikalauja, kad raganosis būtų raminamas arba suvaržytas. San Diego zoologijos sodo tyrinėtojams tai nėra išeitis.

“[T]ei, bet kuriuo metu nesate suspaudimo ar suvaržymo latake; jie gali judėti. Ir jei jie bet kurią dieną nusprendžia nebendradarbiauti, jie to nedaro. Viskas, ką su jais darome, yra savanoriška “, – aiškina Durrantas. „Taigi, jei jie susierzina, nes pučia vėjas, arba žinote, ore tvyro plėšrūno kvapas ar kažkas panašaus, ir jie nesirenka su jais bendradarbiauti, mes to nedarome.

Mokslininkai atliko daugiau nei 1000 jų globojamų raganosių ultragarsinių tyrimų ir surinko daug informacijos apie jų reprodukcinę sistemą. Turėdama šiuos duomenis, Durrant ir jos komanda gali nustatyti, kada raganosiai yra imliausi embrionų perkėlimui. Be to, mokslininkai nustatė hormonų gydymo režimą, kuris gali padidinti raganosių imlumą, skatindamas ovuliaciją.

“[W]Nuspėjama, kad jie gali ovuliuoti per 48 valandas, o tai užtruko porą metų, kol tai išsiaiškinome. Taigi kiekvienas žingsnis yra ilgas procesas, tačiau kiekvienas žingsnis priartina mus prie sėkmės “.

Jų išvados jau pasiteisino. 2019 m. du SWR pagimdė dirbtinio apvaisinimo būdu – žygdarbį, kuris kada nors buvo atliktas tik vieną kartą. Raganosių veršeliai, Edvardas ir Ateitis, yra laimingi ir sveiki. Tikėtina, kad jų motinos Viktorija ir Amani bus pirmosios, kurioms bus persodinti embrionai, nes įrodė, kad jos gali pastoti, pagimdyti ir auginti jauniklius.

Nors šių tyrėjų darbas sutelktas į baltuosius raganosius, jų kuriamos ir išbandomos strategijos gali tapti universaliomis prisikėlimo priemonėmis. Tada šie metodai galėtų būti naudojami norint sugrąžinti rūšis, kurios šiuo metu yra išnykusios, arba išsaugoti rūšis, kurios gali išnykti.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.