Kako bi jedan mrtav nosorog mogao da spasi svoju vrstu od izumiranja

Međunarodni tim naučnika iz Scripps Research, San Diego Zoo Wildlife Alliance, Max Planck Institute for Molecular Genetics i drugih saradnika mapirao je ceo genom severnog belog nosoroga. Ovo predstavlja ključni korak ka vraćanju ove kritično ugrožene vrste sa ivice izumiranja korišćenjem naprednih reproduktivnih tehnologija.

Kompletan genom može se koristiti kao referenca za analizu zdravlja prethodno razvijenih matičnih ćelija severnog belog nosoroga. Na kraju, te matične ćelije bi mogle biti u stanju da generišu spermu i jajne ćelije kako bi se dobili novi nosorozi, prenosi Phys.org.

Genom je objavljen u PNAS-u.

„Ono što je toliko uzbudljivo u vezi sa ovom prekretnicom jeste to što se približavamo mogućnosti da spasemo životinje koje bi inače mogle da izumru tokom našeg života“, kaže vodeći autor Džin Loring, profesor emeritus u Scripps Research i istraživački saradnik u San Diego Zoo Wildlife Alliance. „Ovo je veliki napredak ne samo za bele nosoroge, već i za celokupno polje zaštite životinja.“

Korišćene ćelije nosoroga po imenu Angalifu

U ovom poduhvatu kombinovane su najsavremenije tehnike sekvenciranja DNK i mapiranja genoma kako bi se izgradio visokokvalitetni genom.

Naučnici su koristili ćelije prethodno prikupljene od mužjaka severnog belog nosoroga po imenu Angalifu, koji je živeo u Safari parku zoološkog vrta u San Dijegu do svoje smrti 2014. godine. U to vreme, njegove ćelije kože su krioprezervirane (zamrznute) u Zamrznutom zoološkom vrtu Alijanse za divlje životinje zoološkog vrta u San Dijegu.

„Složili smo višestruke tehnologije kako bismo napravili što precizniju genomsku mapu“, kaže Loring.

Ovaj novi genom takođe predstavlja vitalni alat za spasavanje ugrožene vrste.

Matične ćelije iz laboratorije

Loringov tim je 2011. godine stvorio prve indukovane pluripotentne matične ćelije iz severnih belih nosoroga. Od tada su, u saradnji sa Alijansom, stvorili druge linije matičnih ćelija iz devet različitih jedinki severnih belih nosoroga.

Ove ćelije uzgajane u laboratoriji imaju sposobnost da postanu bilo koji drugi tip ćelija, uključujući jajne ćelije i spermatozoide koji bi potencijalno mogli biti korišćeni za stvaranje embriona.

„Saradnja je bila sastavni deo postizanja ove prekretnice“, kaže Marisa Korodi, naučnica za konzervacionu genetiku u Alijansi za divlje životinje zoološkog vrta u San Dijegu.

„Ovaj visokokvalitetni referentni genom je ključni deo slagalice koji nam pomaže da razumemo kako matične ćelije funkcionišu i vodi naše sledeće korake u procesu genetskog spasavanja. Ništa od toga ne bi bilo moguće bez Zaleđenog zoološkog vrta i nosoroga čije su ćelije sačuvane pre nekoliko decenija.“

Ali jedna velika prepreka uvek je bila kontrola kvaliteta. Bez referentnog genoma, naučnici nisu znali da li je neka od tih matičnih ćelija dobila štetne mutacije tokom rasta u laboratoriji – čest problem i kod ljudskih i kod životinjskih matičnih ćelija.

U novom istraživanju, Loringov tim je bio u mogućnosti da koristi novi, kompletan genom za analizu prethodno stvorenih loza matičnih ćelija. Otkrili su da jednoj od najperspektivnijih linija matičnih ćelija nedostaje veliki deo DNK – više od 30 miliona baznih parova koji utiču na preko 200 gena, uključujući one koji su uključeni u reprodukciju i supresiju tumora.

„Da nismo izgradili ovaj genom, ne bismo to znali“, dodaje Loring. „Mislili smo da imamo dobru liniju matičnih ćelija, ali ispostavilo se da ima mutaciju koja bi mogla da je učini nebezbednom za upotrebu u reprodukciji. Sada možemo da se vratimo i pregledamo sve ostale. Ovo postaje zlatni standard za odlučivanje sa kojim ćelijama da krenemo dalje.“

Razlike severnih i južnih belih nosoroga

Novi genom je takođe rešio preostala pitanja o tome koliko su severni i južni beli nosorozi zaista različiti.

Neki raniji podaci sugerišu značajne razlike u DNK koje bi mogle učiniti rizičnim da se južnim belim nosorozima implantiraju embrioni severnog belog nosoroga. Ali ažurirana poređenja pokazuju da su njihovi genomi zapanjujuće slični, dajući naučnicima poverenje da južni beli nosorozi – kojih je mnogo više – mogu poslužiti kao surogati bez većih komplikacija.

Za Loringa, koji radi na ovom projektu od 2007. godine, novi genom je simbol onoga što je moguće. „Sada kada imamo njihov genom, možemo da primenimo sve alate koje smo razvili za ljude – CRISPR uređivanje gena, reporterske gene, sve – da bismo im pomogli da ih spasu.“

Rad takođe daje snažan primer za druge ugrožene vrste, kaže Loring. Napori da se spasu stotine različitih ugroženih vrsta - od sisara i ptica do biljaka i korala - zavise od pažljivog biobankinga poput onog koji radi Zamrznuti zoološki vrt.

„Zamrznuti zoološki vrt je imao ideju da zamrzne stvarne ćelije ovih životinja“, kaže ona. „To znači da ne pokušavamo da ponovo stvorimo vrstu od ostataka drevne, oštećene DNK. Imamo pravu stvar.“

Konačni cilj je uzgajanje zdravih embriona i njihovo implantiranje u surogat majke, a zatim odgajanje dobijenih mladunaca u zaštićenim sredinama. Loring brzo ističe da to nije „Park iz doba jure“, i da ne zavisi od genetskog uređivanja ili inženjeringa.

„Ne vaskrsavamo misterioznu vrstu – obnavljamo onu koju još dobro poznajemo“, dodaje ona. „Nosorog je veliki, nežan i nezaboravan. To je savršen simbol onoga što nauka može da učini u borbi protiv izumiranja.“