Egyre közelebb vagyunk a mamut feltámasztásához

Michael Crichton 1990-ben megjelent Jurassic Park című regénye óta az embereket aktívan foglalkoztatja a kihalt állatok feltámasztásának ötlete. Ezek csupán vágyálmok voltak, hiszen akkoriban a leghosszabb meghatározott genetikai állomány egy vírusé volt. Azóta a tudomány hatalmasat lépett előre, és ma már a gyapjas mamut örökítőanyagának bázissorrendjét is ismerjük. A tudással felvértezve már csak egy jó állapotban megmaradt mamuttetemre lenne szükség, amit, úgy tűnik, tavaly meg is találtak orosz szakemberek. Az állat testének több része nemcsak kiváló állapotban maradt meg, de jelentős mennyiségű vért is tartalmaz. Vajon létre tudnak belőle hozni életképes klónt?

Egy izgalmas lelet története

2013 májusában egy orosz kutatócsoport nem mindennapi leletre bukkant egy Jeges-tengeri szigeten. A vastag hótakaró alól kikandikáló két agyarból első látásra nem lehetett sejteni, hogy milyen jó állapotban megőrződött gyapjas mamuthoz (Mammuthus primigenius) tartozik. A feltárás valósággal felvillanyozta a szakembereket: három láb, a test nagy része és az ormány szinte tökéletes állapotban maradt meg, ráadásul az állatból sötétvörös, vérre emlékeztető folyadék szivárgott.

A feltárás után az időközben Boglárka névre keresztelt gyapjas mamutot laboratóriumba szállították. A vizsgálatokból kiderült, hogy egy 2,5 méter magas nőstényről van szó, amelyet testméretében leginkább a ma élő ázsiai elefánthoz lehetne hasonlítani. Szénizotópos vizsgálattal megállapították, hogy az ősállat körülbelül 28 ezer évvel ezelőtt élt (egy korábbi vizsgálat tévesen 43 ezer évet állapított meg), fogazata alapján pedig valószínűleg az ötvenes éveit taposhatta, amikor elhullott. Mivel az agyar növekedése vemhesség alatt jelentősen lelassul, a kutatóknak azt is sikerült megállapítaniuk, hogy a nőstény legalább nyolc alkalommal ellett.

A 2013-ban talált mamuttetem, melyhez oly sok reményt fűznek Forrás: AFP/NFU/Semyon Grigoryev

A vér

A beleiben talált növénymaradványok alapján a kutatóknak a mamut étrendjéről is sikerült információkat szerezniük, így többek között azt is rekonstruálni tudták, hogy Boglárka kedvenc csemegéje a pitypang lehetett. A csontokon felfedezett fognyomok alapján az állat szörnyű halált halhatott: miután a mocsárba szorult, a tehetetlen nőstényt élve felfalták a ragadozók.

A számos érdekes információ ellenére a legnagyobb izgalmakat mégis a sötétvörös folyadék hozta. Az állat könyökéből jelentős mennyiségű vért sikerült kinyerni, sokkal többet, mint az eddig megtalált mamutmaradványokból. Felmerült a lehetőség, hogy a kiváló állapotú tetemből épen megőrződött sejteket lehetne kinyerni, ezeket felhasználva pedig visszahozhatnák a régen kihalt fajt az élők sorába. Az állat feltámasztásának ötletét a klónozással foglalkozó dél-koreai Sooam nevű cég karolta fel.

Forrás: AFP/Philippe Desmazes

Tudományos csaló egy jól menő vállalat élén

A 2006-ban alapított dél-koreai biotechnológiai vállalat tevékenysége már eddig is nagy vitákat kavart a közvéleményben. Fő profiljuk a házi kedvencek klónozása: egyetlen kutya sokszorosításáért 100 000 dollárt is elkérhetnek. Ugyancsak a kétségeket erősíti, hogy a cég alapítója nem más, mint Woo Suk Hwang, a 2004-es hírhedt őssejtbotrány főszereplője. A kutató 2004 májusában az első, klónozott emberi embrióból nyert őssejtvonal előállításáról közölt tanulmányt, amelyről utólag kiderült, hogy meghamisított eredményeken alapult.

Hwang kegyvesztetté vált a tudományos életben, ez azonban látszólag nem ijeszti el az érdeklődőket: a vállalat megalakulása óta már több mint 400 kutyát klónoztak, havonta pedig akár 15 kliensük is akad. Szolgáltatásuk ma már az Egyesült Államokból is elérhető, és a közeljövőben az Egyesült Királyságban is szeretnének terjeszkedni.

Dollyval kezdték

A Sooam által alkalmazott klónozási technika ugyanazt a metódust takarja, amely Dolly, a bárány létrehozásához vezetett még 1996-ban. Ez az úgynevezett nukleáris transzfer, vagy más néven maganyagátvitel. Első lépésben a klónozni kívánt állatból már differenciálódott testi sejtet (például bőrsejtet) nyernek ki. Ezután vesznek egy petesejtet, majd eltávolítják belőle a genetikai állományt, vagyis a DNS-molekulákat. A testi sejt sejtmagját, vagy egy másik variáció esetében az egész testi sejtet a magjától megfosztott petesejtbe ültetik be. A kutyák klónozása során a Sooam az utóbbi megoldást választotta, és az egész bőrsejtet beültették a magfosztott petesejtbe. A két sejtet elektromos áram segítségével késztetik egyesülésre.

Nukleáris transzfer Forrás: Science Photo Library/Andrew Brookes

Itt jön a trükk, ugyanis a testi sejt magjának genetikai órája "lenullázódik". Ez azt jelenti, hogy a DNS-állomány korábbi szelektív működése megszűnik, és elölről indulhat egy teljes organizmus fejlődése. A korábbi szelektív működésen azt kell érteni, hogy a DNS-állomány egykori tulajdonosa - a felhasznált testi sejt - működése során csak azokat a géneket használta, amelyek feladatának ellátásához kellettek, holott genetikai állománya az egész szervezet "tervrajzát" tartalmazta. Ez a testi sejt tehát már "szakosodott" egy adott feladatra - szakkifejezéssel egy differenciált sejtről volt szó. A petesejt sejtplazmájának környezetében azonban elveszti ezt az elkötelezettséget. A DNS-állománnyal ilyen módon ellátott petesejtet egy nőstény állat (béranya) méhébe ültetik, amely aztán szerencsés esetben kihordja és megszüli az ebből fejlődő magzatot. A gyapjas mamutok klónozásánál a béranya szerepét egy ázsiai elefántnak kell betöltenie, ugyanis ennek a fajnak a genetikai állománya áll legközelebb az ősállatéhoz.

Nem veszélytelen eljárás

A kutyák klónozásával a gazdik nem régi kedvencüket kapják vissza, hanem egy ahhoz megszólalásig hasonlító „egypetéjű ikertestvért”. Néhány kutya klónja azonban kinézetben eltérhet az eredetitől: dalmatáknál például a pöttyök elrendezése, vagy formája megváltozhat. A személyiség ugyancsak nem vihető át klónozással. Végezetül a procedúra egyáltalán nem mentes a rizikóktól: a legtöbb klónozott kutya valamilyen rendellenességgel jön a világra, így az eljárást egészen addig kell ismételni, amíg az egészséges egyed meg nem születik. Sajnos valószínűleg ez a mamut esetében sem lesz másképp.

Az a fránya DNS

Klónozás kapcsán az egyik legégetőbb kérdés, hogy mennyi ideig maradhat épségben a DNS. Normál körülmények között sajnos nem sokáig. Közvetlenül a sejtek pusztulása után az enzimek már elkezdik lebontani a DNS alapköveinek számító nukleotidok közötti kötéseket. Egyes tényezők gyorsítják (víz, mikroorganizmusok), mások lassítják (permafrosztba fagyás) a folyamatot. A klónozás szempontjából biztató, hogy a ma ismert legidősebb, még használható DNS kora 500 ezer év.

DNS Forrás: AFP/Science Photo Library

A dél-koreai kutatók jelenleg teljesen épen megőrződött DNS-t keresnek, egyelőre kevés sikerrel. A jelentős mennyiségű vér és a jó állapotban megmaradt szövetek ellenére idáig csak töredezett DNS-t sikerült az ősállatból kinyerniük, habár a talált töredékszakaszok meglepően hosszúnak számítanak. A koreai kutatók szerint ugyan csak elméleti szinten, de lehetséges, hogy ezekből a DNS-fragmentumokból összeállítsák a komplett mamutgenomot. A biotechnológiai vállalat munkatársai ugyanakkor a folyamatosan érkező szövetmintákat tanulmányozva továbbra is bizakodóak az ép DNS meglelését illetően.

B-terv: DNS-kivágás

Mi történik akkor, ha a törekvés kudarcot vall, és nem találnak klónozásra alkalmas genomot? Sírba száll a mamut feltámasztásának kísérlete? George M. Church, a Harvard Egyetem nemzetközileg elismert genetikusa szerint létezik egy alternatív megoldás, amivel visszahozhatjuk a kihalt állatot.

A professzor megközelítése alapján nem egy szimpla másolatot fognak létrehozni, hanem egy elefánt-mamut hibridet, amely döntően az ősállat tulajdonságait fogja hordozni. Ehhez egy viszonylag friss, 2012-es genomszerkesztő rendszer, az úgynevezett CRISPR (csoportos, szabályosan megszakított rövid palindróm ismétlések) áll rendelkezésre, amelyet a baktériumok már ősidők óta alkalmaznak a vírusok elleni védekezésül.

Forrás: AFP

A meglehetősen bonyolult eljárás erősen leegyszerűsítve így hangzik: a CRISPR rendszer több fehérjéből áll, ezek egyike az ollóként működő DNS-vágó enzim (Cas9). A Cas9 olyan rövid RNS-ekből álló vezető szálakhoz kapcsolódik, amelyek a DNS specifikus szekvenciáit célozzák meg. A vezető szál mondja meg tehát az enzimnek, hol vágjon, módosításával pedig irányítani lehet az ollót.

A kutatóknak sikerült a rendszert kinyerniük a baktériumokból és átvinniük más sejtekbe – többek között elefántokéba. A tudósok így különböző géneket pakolhatnak az elefántsejtbe, amelyek aztán eltérő módon változtathatják meg annak funkcióit.

Hogyan visszük be ezzel az idegen géneket?

A vágással a DNS kettős hélix szerkezete károsodik. A károsodás típusától függően sokféle javítási stratégia alakult ki az elveszett információ visszaállítására. Ezek egyike az úgynevezett homológ rekombináció. A homológ rekombináció során szükség van egy azonos, vagy közel azonos DNS szekvencia jelenlétére, amely mintaként szolgál a törés megjavításához. Ezt a mechanizmust használják ki a kutatók a mamutgének beviteléhez: a mintaként szolgáló DNS-szálat a laboratóriumban létrehozzák a szükséges módosításokkal, majd azt a sejtbe viszik. Így amikor a CRISPR kivágja a szükséges DNS szakaszt és az örökítőanyag elindítja a hibajavítást, a sérült régiót a sejt a mamutgéneket hordozó DNS szállal fogja megjavítani.

Forrás: Science Photo Library/Mopic

Elefánt-mamut hibrid

A fenti módszert alkalmazva Church és kollégái nekikezdtek az elefánt genetikai állományának mamuttá formálásához. A genetikus a Vice magazin weboldalának elmondta, hogy eddig három, a mamutra jellemző kulcsgént sikerült az elefántgenomba átvinni. Ezek az ősállatokra legjellemzőbb tulajdonságok - a hideg-rezisztens hemoglobin, az extra zsírréteg és a vastag gyapjú - kialakításában játszanak szerepet. A változtatásokat egyelőre csak laboratóriumi sejtkultúrákban tudják tesztelni. Várhatóan még hosszú évekig fog tartani, míg a teljesen mamutszerű genom elkészül, és azt egy petesejtbe csomagolva egy nőstény ázsiai elefántba ültethetik.

Gyapjas mamut Forrás: Wikipedia

Mit kezdjünk egy klónozott mamuttal?

Eltekintve attól, mennyire lesz sikeres a koreaiak vagy Church próbálkozása, számos kérdés felmerül. Egyetlen klónozott mamut létrehozása csupán arra lenne jó, hogy állatkertben mutogassuk az érdeklődőknek, egy komplett faj feltámasztásához azonban ennél jóval több kell. Egy példány világra jöttét több - lehetőleg más nemű - példánynak kellene követnie, hogy szaporodhassanak. A genomjukat is manipulálni kéne, hogy kialakuljon bizonyos mértékű genetikai diverzitás, és ne jöjjön létre belterjesség. Élőhelyet is kellene találni nekik, ahol beilleszkedhetnének az ökoszisztémába. Mindezek mellett pedig ott vannak az etikai problémák is, amelyekkel egy egész szakirodalmat meg lehetne tölteni.