ابتكر علماء الأحياء فأرًا خيميريًا به كروموسوم من ذيل فأر متجمد

العلوم البيولوجية الهائلة مع “قيامة” الأنواع المنقرضة مخاطر التخلف عن الركب. وقد حقق العلماء اليابانيون إنجازا مماثلا – في اتجاه مختلف قليلا، ولكنه أكثر واقعية – حيث قاموا بإحياء كروموسوم منفصل لجرذ مات منذ فترة طويلة.

وتظهر النتائج المثيرة للدراسة الجديدة على الصفحات التقارير العلمية. قام الباحثون بنقل كروموسوم فأر تم تجميده لأكثر من عام إلى خلايا فأر حية وأنتجوا فئرانًا كاملة، تحتوي بعض خلاياها على كروموسوم فأر إضافي.

“بمجرد أن نتقن هذه التقنية، سنبدأ في اختبارها على خلايا الفيل. إذا تمكنا من إدخال كروموسومات الفيل في الخلايا الجذعية الجنينية للفئران، فسنحاول بالتأكيد أن نفعل الشيء نفسه مع الماموث”، كما وعد البروفيسور تيروهيكو واكاياما من جامعة ياماناشي في كوفو، الذي قاد الدراسة.

الهدف المباشر للمجموعة هو دراسة نشاط جينات الحيوانات المنقرضة داخل الحيوانات الحية. يمكن أن يوفر هذا معلومات أكثر بكثير من التحليل البسيط للتسلسلات الجينية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد العمل في الحفاظ على الأنواع ومحاولات إعادتها. على سبيل المثال، تم الحفاظ على الأنسجة المجمدة لطائر زهور هاواي أسود الوجه، وهو طائر انقرض في عام 2004. لكن إحدى سمات فسيولوجيا الطيور لا تسمح باستنساخها ببساطة.

كيف يتم ذلك

تنقسم الجينومات الحيوانية إلى أجزاء تسمى الكروموسومات. عندما تنقسم الخلايا، تطوى خيوط طويلة من الحمض النووي بإحكام إلى شكل X المألوف الذي نعرفه من الكتب المدرسية (فقط في معظم الثدييات يكون غير متماثل). يمكن جعل مثل هذه الكروموسومات المكثفة مرئية في الخلايا الحية دون الإضرار بها، على سبيل المثال عن طريق إضافة الأصباغ إلى الأجسام المضادة التي ترتبط بالبروتينات الملتفة حول الحمض النووي.

طريقة واكاياما هي كما يلي: يتم إزالة النواة من الخلية وحقنها في البويضة لبدء تكثيف الكروموسومات. وهذا مشابه لتقنية النقل النووي المستخدمة في الاستنساخ. كان عالم الأحياء أول من استقبل استنساخ الفأر بهذه الطريقة بعد وقت قصير من ولادة النعجة دوللي.

يتم بعد ذلك حقن الإنزيمات في البويضة مع النواة المضافة للمساعدة في فصل الكروموسومات. وباستخدام إبرة مجوفة مجهرية، تتم إزالة كروموسوم واحد وإدخاله في بويضة ثانية. إذا تطورت هذه البويضة إلى جنين، فإن جميع خلاياها (وتسمى الخلايا الجذعية الجنينية) ستحتوي على الكروموسوم المضاف.

وبعد أن أتقن واكاياما هذه التقنية عن طريق إضافة المزيد من كروموسومات الفأر، جرب نفس الشيء مع الفئران التي تم تعديلها وراثيا لتتوهج باللون الأخضر. أخذ خلايا دم من ذيل أحد هذه الفئران، التي كانت مجمدة لأكثر من عام، وحصل على خلايا جذعية جنينية من فأر تحتوي على كروموسوم فأر معدل وراثيا.

تم إدخال هذه الخلايا في أجنة الفئران الطبيعية وزرعها في إناث الفئران. ونتيجة لذلك، ولدت حيوانات خيالية، تحتوي بعض خلاياها على كروموسوم الفئران. ظاهريًا، تبدو مثل الفئران العادية، ولكن تحت الأشعة فوق البنفسجية، تتوهج بعض خلاياها باللون الأخضر – تمامًا مثل خلايا الفئران الأصلية.

ولم يكن من الممكن حتى الآن زراعة فئران تحتوي جميع خلاياها على كروموسوم فأر إضافي. بالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه التقنية فقط مع الكروموسوم التاسع للفأر – إذا أضفت كروموسومات أخرى، فإن البويضات لا تتطور إلى أجنة. يقول الأستاذ: “نحن نحاول الآن طرقًا مختلفة لزيادة النجاح”.

ربما يتعارض نشاط الجينات الموجودة على كروموسومات الفئران الأخرى بطريقة ما مع تطور الجنين. إذا كان الأمر كذلك، فسيتعين علينا محاولة تعطيل الجينات الموجودة على الكروموسوم المضاف، بنفس الطريقة التي يتم بها تعطيل أحد الكروموسومات X في إناث الثدييات. لكن واكاياما يأمل ألا يصل الأمر إلى هذا الحد.

ما هو التالي

وقد تلقى فريقه بالفعل عينات من أنسجة الأفيال المجمدة من حديقة الحيوان لاختبارها. ويجري الباحثون أيضًا محادثات مع المجموعة التي نجحت استخراج ودراسة نواة خلية لماموث عمره 28 ألف عام يُدعى يوكا.

لا فائدة من محاولة استنساخ الماموث من هذه الخلايا – فهناك الكثير من تلف الحمض النووي. لكن واكاياما يأمل أن يظل من الممكن استخراج الكروموسومات الفردية، مما يعني إمكانية دراستها في الخلايا الحية.

يقول بن نوفاك من منظمة Revive & Restore، وهي منظمة غير ربحية للحفاظ على الحياة البرية، ومقرها الولايات المتحدة: “حتى عملية زرع واحدة ناجحة هي بداية رائعة للغاية. بالنسبة لطائر الجواسر، يمكن أن يكون لهذا العمل قيمة هائلة”.

الحقيقة هي أن الجواثم (وهذا الترتيب يشمل ما لا يقل عن نصف جميع أنواع الطيور) تفتقر إلى كروموسوم واحد في خلاياها الجسدية – فهو يُفقد في المراحل المبكرة من التطور الجنيني.

وهذا ينطبق أيضًا على بولي هاواي المذكور أعلاه. وبما أنه تم حفظ أنسجة الذكر فقط في الثلاجة، فإن إعادة إحيائها ستتطلب إضافة اثنين من الكروموسومات من الأنواع ذات الصلة الوثيقة – أحدهما موجود فقط في الخلايا الجرثومية، وكروموسوم W، الموجود فقط في إناث الطيور. يوضح نوفاك: «سيؤدي هذا إلى تهجين جزئي، لكنه سيسمح للأنواع بالعودة».

واكاياما ليس أول من خلق حيوانات حية ذات كروموسومات إضافية. وفي عام 2022، أنتجت مجموعة يابانية أخرى فئرانًا تمت إضافة الكروموسوم البشري 21 إليها لدراسة متلازمة داون. ومع ذلك، تتطلب هذه الطريقة تعديلات جينية واسعة النطاق لأغراض الحفظ، وهي تعديلات غير مرغوب فيها أو مستحيلة.