Colossal Biosciences, một startup đầy tham vọng, đang nỗ lực “Bringing The Mammoth Back To Life” (hồi sinh voi ma mút). Tuy nhiên, mục tiêu thực tế của họ không phải là tái tạo chính xác loài voi ma mút lông xoăn đã tuyệt chủng, mà là tạo ra một con voi châu Á được chỉnh sửa gen để mang những đặc điểm thích nghi với môi trường băng giá, như bộ lông dày và lớp mỡ dưới da.
Để tạo ra những “voi ma mút chức năng” này, các nhà khoa học của Colossal phải vượt qua nhiều thách thức: thực hiện những chỉnh sửa gen phù hợp, phát triển các tế bào đã chỉnh sửa thành những con voi ma mút con hoàn chỉnh và tìm một môi trường sống thích hợp cho chúng. Đây là một con đường dài và đầy rẫy những khó khăn, nhưng startup này vừa công bố một bước đột phá nhỏ có thể giúp họ tiến gần hơn đến mục tiêu.
Các nhà khoa học tại Colossal đã thành công trong việc lập trình lại các tế bào của voi châu Á thành một trạng thái giống như phôi thai, có khả năng phát triển thành mọi loại tế bào khác. Điều này mở ra một con đường để tạo ra tinh trùng và trứng voi trong phòng thí nghiệm, cũng như thử nghiệm các chỉnh sửa gen mà không cần phải thường xuyên lấy mẫu mô từ voi sống. Nghiên cứu này, hiện chưa được công bố trên một tạp chí khoa học được bình duyệt, sẽ được đăng tải trên máy chủ bản in trước Biorxiv.
Số lượng voi châu Á trong tự nhiên chỉ còn khoảng 30.000 đến 50.000 cá thể, vì vậy việc tiếp cận những con vật này, đặc biệt là tinh trùng và trứng của chúng, là vô cùng hạn chế. Tuy nhiên, Colossal cần những tế bào này để tìm ra cách “bringing the mammoth back to life” (hồi sinh voi ma mút chức năng). “Với số lượng voi cái sinh sản hữu hạn, chúng tôi thực sự không muốn can thiệp vào quá trình sinh sản của chúng. Chúng tôi muốn thực hiện điều đó một cách độc lập,” George Church, một nhà di truyền học tại Harvard và đồng sáng lập Colossal, cho biết.
Các tế bào mà Colossal tạo ra được gọi là tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSCs), và chúng hoạt động tương tự như các tế bào gốc được tìm thấy trong phôi thai. Tế bào gốc phôi có khả năng phát triển thành tất cả các loại tế bào khác nhau tạo nên cơ thể sinh vật – một đặc tính mà các nhà khoa học gọi là tính đa năng. Tuy nhiên, hầu hết các tế bào mất đi khả năng này khi cơ thể phát triển. Ví dụ, da người không thể tự nhiên biến thành cơ bắp hoặc các tế bào lót bên trong ruột.
Năm 2006, nhà khoa học người Nhật Bản Shinya Yamanaka đã chứng minh rằng có thể lấy các tế bào trưởng thành và biến chúng trở lại trạng thái đa năng. Nghiên cứu của Yamanaka được thực hiện trên tế bào chuột, nhưng sau đó các nhà khoa học đã tiếp tục nghiên cứu và tạo ra iPSCs cho nhiều loài khác nhau, bao gồm cả con người, ngựa, lợn, bò, khỉ và tê giác trắng phương bắc – một phân loài đã tuyệt chủng chức năng với chỉ hai cá thể, cả hai đều là con cái, còn lại trong tự nhiên.
Việc lập trình lại các tế bào của voi châu Á thành iPSCs khó khăn hơn so với các loài khác, Eriona Hysolli, người đứng đầu khoa học sinh học tại Colossal, cho biết. Giống như các loài khác, các nhà khoa học đã lập trình lại các tế bào voi bằng cách cho chúng tiếp xúc với một loạt các hóa chất khác nhau và sau đó thêm các protein gọi là yếu tố phiên mã để bật các gen cụ thể để thay đổi cách các tế bào hoạt động. Toàn bộ quá trình mất hai tháng, dài hơn nhiều so với 5 đến 10 ngày để tạo ra iPSCs chuột hoặc ba tuần đối với iPSCs người.
Khó khăn này có thể liên quan đến sinh học độc đáo của loài voi, Vincent Lynch, một nhà sinh học phát triển tại Đại học Buffalo ở New York, người không tham gia vào nghiên cứu của Colossal, cho biết. Voi là một ví dụ điển hình về nghịch lý Peto – ý tưởng cho rằng những động vật rất lớn có tỷ lệ ung thư thấp bất thường so với kích thước của chúng. Vì ung thư có thể do đột biến gen tích lũy khi tế bào phân chia, bạn có thể cho rằng động vật có số lượng tế bào gấp 100 lần so với con người sẽ có nguy cơ ung thư cao hơn nhiều.
