Da bi spasio severnog belog nosoroga od izumiranja, BioRescue tim se utrkuje u stvaranju laboratorijskih jaja i spermatozoida kritično ugrožene podvrste. Tim je sada izvestio o prekretnici u naučnom napredovanju: oni su generisali primordijalne zametne ćelije iz matičnih ćelija – prvi na svetu.
Tridesettrogodišnja Najin i njena ćerka Fatu su poslednji preživeli severni beli nosorozi na planeti. Žive zajedno u rezervatu za divlje životinje u Keniji. Sa samo dve ženke, ova podvrsta belog nosoroga više nije sposobna da se razmnožava – barem ne sama.
Ali nije sva nada izgubljena: prema radu objavljenom u časopisu Science Advances, međunarodni tim istraživača je uspešno kultivisao primordijalne zametne ćelije (PGC) — prekursore jaja i sperme nosoroga — iz embrionalnih matičnih ćelija (ESC) i indukovao pluripotentne matične ćelije (iPSC).
Ovo predstavlja veliku prekretnicu u ambicioznom planu. Projekat BioRescue, koji koordinira Lajbnicov institut za istraživanje zooloških vrtova i divljih životinja, želi da spase severnog belog nosoroga od izumiranja. U tom cilju, naučnici sprovode dve strategije – jedna od njih pokušava da stvori održivu spermu i jajašca iz ćelija kože preminulih nosoroga.
Ideja je da se dobijeni embrioni implantiraju u blisko srodne ženke južnog belog nosoroga, koje će potom nositi surogat potomstvo do termina. I tako podvrsta severnog belog nosoroga, koju su ljudi već efikasno zbrisali krivolovom, još uvek može biti spasena zahvaljujući najsavremenijim matičnim ćelijama i reproduktivnim tehnologijama.
Prvi uspeh sa ugroženom vrstom
Preći od komada kože do živog nosoroga može biti pravi podvig ćelijskog inženjeringa, ali sam proces nije bez presedana: poslednji autor studije, profesor Kacuhiko Hajaši, vodi istraživačke laboratorije na japanskim univerzitetima u Osaki i Kjušu u Fukuoki , gde su njegovi timovi već ostvarili ovaj podvig koristeći miševe.
Ali za svaku novu vrstu, pojedinačni koraci su neistražena teritorija. U slučaju severnog belog nosoroga, Hajaši radi u bliskoj saradnji sa tehnološkom platformom za pluripotentne matične ćelije dr. Sebastijana Dikea u Centru Maks Delbrik i sa stručnjakom za reprodukciju profesorom Tomasom Hildebrantom iz Lajbnic-IZV. Dva naučnika iz Berlina su takođe poslednji autori trenutne studije.
„Ovo je prvi put da su primordijalne zametne ćelije velike, ugrožene vrste sisara uspešno generisane iz matičnih ćelija“, objašnjava prvi autor studije Masafumi Hajaši sa Univerziteta u Osaki. Ranije je to postignuto samo kod glodara i primata. Za razliku od glodara, istraživači su identifikovali gen SOKS17 kao ključnog igrača u indukciji PGC nosoroga. SOKS17 takođe igra esencijalnu ulogu u razvoju ljudskih zametnih ćelija — a time i kod mnogih vrsta sisara.
Embrionalne matične ćelije južnog belog nosoroga koje se koriste u Japanu potiču iz laboratorije Avantea u Kremoni u Italiji, gde ih je uzgajao tim profesora Čezara Galija. U međuvremenu, novoizvedeni PGC severnog belog nosoroga potiču iz ćelija kože Fatuine tetke, Nabire, koja je umrla 2015. u Safari parku Dvur Kralove u Češkoj Republici. Dieckeov tim u Mak Delbruck centru bio je odgovoran za njihovo pretvaranje u indukovane pluripotentne matične ćelije.
Sledeći korak: sazrevanje ćelija
Masafumi Hajaši kaže da se nadaju da će koristiti najsavremeniju tehnologiju matičnih ćelija iz laboratorije Kacuhiko Hajašija za spas drugih ugroženih vrsta nosoroga: „Postoji pet vrsta nosoroga i skoro sve su klasifikovane kao ugrožene na Crvenoj listi IUCN-a. “
Međunarodni tim je takođe koristio matične ćelije za uzgoj PGC južnog belog nosoroga, koji ima globalnu populaciju od oko 20.000 jedinki. Pored toga, istraživači su uspeli da identifikuju dva specifična markera, CD9 i ITGA6, koji su bili izraženi na površini progenitornih ćelija obe podvrste belih nosoroga. „U budućnosti, ovi markeri će nam pomoći da otkrijemo i izolujemo PGC koji su se već pojavili u grupi pluripotentnih matičnih ćelija“, objašnjava Hajaši.
Naučnici iz BioRescue-a sada moraju da pređu na sledeći težak zadatak: sazrevanje PGC-a u laboratoriji da bi ih pretvorili u funkcionalna jajna ćelija i ćelije sperme. „Primordijalne ćelije su relativno male u poređenju sa zrelim zametnim ćelijama i, što je najvažnije, još uvek imaju dvostruki set hromozoma“, objašnjava dr Vera Zivica iz Dikeove istraživačke grupe, koja je takođe bila uključena u studiju. „Zbog toga moramo da pronađemo odgovarajuće uslove pod kojima će ćelije rasti i podeliti svoj hromozomski set na pola.“
Genetska varijacija je ključna za očuvanje
Istraživač Lajbnic-IZV Hildebrandt takođe sledi komplementarnu strategiju. On želi da dobije jajne ćelije od 22-godišnje Fatu i da ih oplodi u Galijevoj laboratoriji u Italiji koristeći zamrznutu spermu prikupljenu od četiri sada preminula bika severnog belog nosoroga. Ova sperma se odmrzava i ubrizgava u jaje u procesu poznatom kao intracitoplazmatska injekcija sperme (ICSI).
Međutim, Hildebrandt objašnjava da Fatu nije u stanju da podnese svoje potomstvo, jer ima problema sa Ahilovom tetivom i ne može da nosi dodatnu težinu. Njena majka Najin je u međuvremenu već u reproduktivnom dobu i takođe pati od tumora jajnika. „I u svakom slučaju, pošto imamo samo jednog donatora prirodnih jajnih ćelija, genetska varijacija bilo kog nastalog potomstva bila bi premala da bi stvorila održivu populaciju“, dodaje on.
Stoga je glavni prioritet tima pretvaranje PGC-a koje sada imaju na raspolaganju u jajne ćelije. „Kod miševa smo otkrili da je prisustvo tkiva jajnika bilo važno u ovom ključnom koraku“, objašnjava Zivica. „Pošto ne možemo jednostavno da izdvojimo ovo tkivo iz dve ženke nosoroga, verovatno ćemo morati da ga uzgajamo i iz matičnih ćelija.
Naučnik se, međutim, nada da bi tkivo jajnika konja moglo biti korisno, jer su konji među najbližim živim rođacima nosoroga sa evolucionog stanovišta. Da su samo ljudi vodili računa o divljem nosorogu kao o pripitomljenom konju, ogroman izazov sa kojim se sada suočavaju naučnici BioRescue-a možda bi se mogao u potpunosti izbeći.
