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Ein mutiges Projekt zur genetischen Veränderung einer Version des Wollhaarmammuts, des Eiszeitriesen mit seinen Stoßzähnen, der vor 4.000 Jahren verschwand, macht nach Angaben der beteiligten Wissenschaftler Fortschritte.
Das langfristige Ziel besteht darin, einen lebenden, wandelnden Elefanten-Mammut-Hybriden zu schaffen, der optisch nicht von seinem ausgestorbenen Vorgänger zu unterscheiden ist und, wenn er in ausreichender Zahl in seinen natürlichen Lebensraum entlassen wird, möglicherweise zur Wiederherstellung des fragilen Ökosystems der arktischen Tundra beitragen könnte.
Die Wiederbelebung ausgestorbener Arten ist seit mehr als einem Jahrzehnt ein Lieblingsprojekt des Genetikers George Church von der Harvard University. Der Plan gewann im Februar 2021 an Dynamik, als Church gemeinsam mit dem Unternehmer Ben Lamm das in Dallas ansässige Unternehmen Colossal Biosciences gründete und später im selben Jahr eine Geldspritze und einen großen Schlag an Publizität erhielt.
Viele schwierige Aufgaben müssen noch bewältigt werden, beispielsweise die Entwicklung einer künstlichen Gebärmutter, die ein Elefantenbaby zur Welt bringen kann. Aber Colossal Biosciences sagte am Mittwoch, es habe einen „wichtigen Schritt“ unternommen.
Church und Eriona Hysolli, Leiterin der Biowissenschaften bei Colossal, enthüllten, dass sie Zellen eines Asiatischen Elefanten, dem nächsten lebenden Verwandten des Mammuts, in einen embryonalen Zustand umprogrammiert hatten – das erste Mal, dass Stammzellen aus Elefantenzellen gewonnen wurden. Das Team plant, seine Arbeit in einer wissenschaftlichen Zeitschrift zu veröffentlichen, die Forschung wurde jedoch noch nicht von Experten begutachtet.
Diese veränderten Zellen, sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen oder iPSCs, können dann im Labor genutzt werden, um sich zu jeder Art von Elefantenzelle zu entwickeln – ein wichtiges Werkzeug, da Forscher die vielen genetischen Veränderungen, die sie vornehmen müssen, um dorthin zu gelangen, modellieren, testen und verfeinern. Geben Sie einem Asiatischen Elefanten die genetischen Merkmale, die er zum Überleben in der Arktis benötigt. Dazu gehören ein wolliges Fell, eine isolierende Fettschicht und kleinere Ohren.
„Das Schöne an Zellen ist, dass sie sich potenziell unbegrenzt selbst erneuern und in jeden Zelltyp im Körper differenzieren können“, sagte Hysolli, der leitende Wissenschaftler des Unternehmens an dem gigantischen Projekt.
Die Stammzellen werden es Naturschutzwissenschaftlern auch erleichtern, die einzigartige Biologie des Asiatischen Elefanten zu untersuchen. Aufgrund ihrer Größe sind diese Lebewesen aus bislang ungeklärten Gründen besonders resistent gegen Krebs. Eine große Hürde für das Team bei der Entwicklung von Elefantenzelllinien war die Hemmung der Gene, von denen angenommen wird, dass sie diese Krebsresistenz verleihen.
Die von Colossal entwickelten Zellforschungstechniken haben einen neuen Weg zur Rettung des gefährdeten Elefanten eröffnet, sagte Oliver Ryder, Direktor für Naturschutzgenetik bei der San Diego Zoo Wildlife Alliance.
„Die Absicht, iPSCs aus Elefanten herzustellen, besteht schon seit Jahren. Das war schwer zu erreichen“, sagte Ryder, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Die Auswirkungen auf den Naturschutz werden im Bereich der genetischen Rettung und der assistierten Reproduktion liegen“, fügte er hinzu.
Aus offensichtlichen Gründen ist es schwierig, natürliche Elefantenembryonen zu untersuchen. Stammzellen würden es Wissenschaftlern ermöglichen, Modelle von Elefantenembryonen zu erzeugen, die Aufschluss darüber geben würden, wie sich ein Elefant zu einem Fötus entwickelt – ein „sehr wertvolles Gut“, sagte Ryder.
Entwerfen eines Wollmammut-Hybriden
Elefantenstammzellen sind auch der Schlüssel zur Wiedergeburt des Mammuts. Sobald die Zellen des Elefanten so manipuliert wurden, dass sie mammutähnliche genetische Merkmale aufweisen, könnten sie zur Herstellung von Eiern, Spermien und einem Embryo verwendet werden, der in eine Art künstliche Gebärmutter implantiert werden könnte. Aber es wird jahrelange Arbeit erfordern.
Angesichts der anfänglichen Frist von sechs Jahren für Colossal plant das Team zunächst, bestehende Klontechniken zu nutzen, die denen ähneln, die 1996 zur Herstellung von Dolly, dem Schaf, verwendet wurden, indem genetisch veränderte Zellen in eine Spenderei eingefügt werden, die von einer Ersatzelefantenmutter gezeugt wird. Doch obwohl es diese Technologie schon seit einiger Zeit gibt, sind die Ergebnisse ein Glücksfall. Und viele fragen sich, ob es angesichts der Wahrscheinlichkeit fehlgeschlagener Versuche ethisch vertretbar ist, gefährdete Tiere als Ersatz zu verwenden.
„Ich denke, der erste künstliche Elefant wird ein wichtiger Meilenstein sein und das könnte mit Ben (Lamms) Vorhersage von sechs Jahren ab 2021 übereinstimmen“, sagte Church. „Das Zweite, was uns glücklich machen wird, ist, dass wir eines haben, das der Kälte wirklich standhält. Dann wird die dritte Frage sein, ob wir dies skalierbar machen können, ohne auf Ersatzstoffe zurückzugreifen. Es ist eine unbekannte Entfernung“, sagte Church.
Das Forschungsteam von Colossal hat bereits die Genome von 53 Wollhaarmammuts anhand alter DNA aus Fossilien analysiert. Die vielen Exemplare von Tieren, die in der Vergangenheit zu unterschiedlichen Zeiten an verschiedenen Orten lebten, haben Wissenschaftlern geholfen, genau zu verstehen, welche Gene ein Mammut einzigartig machen.
“Wir sind von weit hergekommen. Die Qualität der DNA von Mammuts ist fast so gut wie die von Elefanten und beide sind fast so gut wie (aus) Menschen gewonnene DNA“, sagte Church.
Church und Hysolli sagten nicht genau, wie viele genetische Veränderungen sie an der DNA des Asiatischen Elefanten vornehmen wollten, um ein mammutähnliches Geschöpf zu schaffen, das den arktischen Temperaturen standhalten kann. Genetiker wollen außerdem ein Mammut ohne Stoßzähne erschaffen, damit die Tiere nicht Wilderern zum Opfer fallen.
Church, der Pionierarbeit bei der genetischen Veränderung von Schweinen mit Organen geleistet hat, die mit dem menschlichen Körper für Transplantationen kompatibel sind, sagte, es sei möglich, bei Schweinen 69 Veränderungen gleichzeitig vorzunehmen. Die Anzahl der notwendigen Modifikationen, um einen Asiatischen Elefanten kälteresistent zu machen, sei im Großen und Ganzen ähnlich, sagte er.
Die mögliche Rolle auferstandener Mammuts
Colossal behauptet seit langem, dass Mammuts, wenn sie in ausreichender Zahl in die nördlichsten Grasländer des Planeten zurückkehren würden, dazu beitragen würden, das Auftauen des Permafrosts zu verlangsamen.
Einige Wissenschaftler glauben, dass Weidetiere wie Mammuts, Pferde und Bisons vor ihrem Aussterben das Land gefroren hielten, indem sie Gras zertrampelten, Bäume fällten und Schnee verdichteten.
Eine im Jahr 2020 veröffentlichte kleine Studie in Sibirien legte nahe, dass die Anwesenheit großer Säugetiere wie Pferde, Bisons, Yaks und Rentiere zu niedrigeren Bodentemperaturen in dem Schutzgebiet, in dem sie gehalten wurden, im Vergleich zu Land außerhalb dieser Grenze führte. Allerdings sei es schwer vorstellbar, dass kälteangepasste Elefantenherden einen erheblichen Einfluss auf eine Region hätten, die sich schneller erwärmt als irgendwo sonst auf der Welt, sagten andere Experten.
Colossal hat auch Pläne zur Wiederbelebung des Tasmanischen Tigers im Jahr 2022 und des Dodo im Jahr 2023 angekündigt, aber die Arbeit am Mammut dauerte bereits am längsten.
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