Menu
hierboven: © ISTOCK.COM, RODIMOVA
vragen over het leven van uitgestorven vogels die nu in natuurhistorische musea zitten, bleven lang na hun overlijden bestaan: hoe klonken ze? Hoe zagen ze eruit tijdens de vlucht? In welke ecologische niche woonden ze? hoewel er pogingen worden ondernomen om uitgestorven zoogdieren, zoals de wolharige mammoet en quagga, terug te brengen door middel van klonen, kunstmatige inseminatie en een broedproces dat erop gericht is gedomesticeerde soorten terug te brengen tot fenotypen die sterk lijken op hun wilde voorouders, zijn de voortplantingssystemen van vogels niet zo ontvankelijk voor deze technieken.
wetenschappers richten zich dus op de overdracht van gekweekte kiemcellen, een veelbelovende techniek die al meer dan tien jaar wordt gebruikt om gen-bewerkte gedomesticeerde kippen te propageren. Het idee is dat genen van uitgestorven vogels kunnen worden gerepliceerd en ingevoerd in de kiemlijnen van gastheerembryo’ s.
we beginnen vanaf een plek waar er op zijn minst een levensvatbare technologie is, en dan stappen we biologisch uit.
—Rosemary Walzem, Texas A&M University
hoewel de techniek goed werkt bij kippen, ondersteunen de huidige celcultuurmedia geen primordiale kiemcellen van wilde vogels (PGC ‘ s), de voorlopers van sperma en ei. PGCs ferry genetische sequenties in een gastheer, zodat ze kunnen worden doorgegeven door de generaties. Revive& Restore, een organisatie die biotechnologieën weeft in het behoud van wilde dieren en een groot deel van het onderzoek naar de-extinctie ondersteunt, heeft van de ontwikkeling van dergelijke media een prioriteit gemaakt. Het zou de grootschalige versterking van in het wild levende vogel-PGC ‘ s mogelijk maken, misschien met inbegrip van die van bedreigde vogels, en een platform bieden voor genmodificatie die zou kunnen helpen uitgestorven soorten weer tot leven te brengen.”kweken is taai”, zegt Marie-Cecile van de Lavoir, de vice president of operations bij Ligand Pharmaceuticals, die in een studie uit 2006 de techniek bij kippen heeft verbeterd door de eerste culturen van gemodificeerde PGC ‘ s te ontwikkelen die zich niet van hun fenotype onderscheidden en toegewijd bleven aan kiemlijntransmissie. Ze heeft een aantal gerelateerde patenten op dit gebied, en leverde eerste haalbaarheidsstudies om & Restore te doen herleven voor haar avian de-extinction inspanning. “Tot nu toe heb ik bij geen enkele andere soort een kweeksysteem gezien” naast kippen dat de gewenste werkzaamheid laat zien, zegt ze. “Elke vogelsoort heeft een ander soort kweekvereiste. En we weten nog niet precies wat die vereisten zijn.”
Rosemary Walzem, een nutritional biochemist aan Texas A&M University, samen met een klein team van studenten en postdoctorale onderzoekers, probeert dit te verhelpen.
” we beginnen vanaf een plek waar er op zijn minst een levensvatbare technologie is, en dan stappen we biologisch uit ” naar een familielid van de kip, het geveerde korhoen (Tympanuchus cupido pinnatus), zegt Walzem. En zodra de kweekceltechniek gestabiliseerd is in het geveerde hoenderhoen, wordt de strategie uitgebreid naar een nauw verwante, uitgestorven ondersoort van het hoenderhoen.
Enter-of, beter gezegd, exit-the heath hen.
Overhunting, ziekte en andere druk leidden tot een sterke afname van het aantal heidehanen. In 1870 bleven alleen nog restpopulaties over op de kusteilanden, ook bij de laatste stand van de heidehennen op Martha ‘ s wijngaard, waar de vogel enigszins een oorzaak célèbre werd. Het Heath Hen Reserve werd opgericht in 1908, waar vogelliefhebbers zich verzamelden in de buurt van paringshabitats genaamd leks, of booming grounds, om getuige te zijn van de extravagante baltsdansen van mannetjes. De vogels stampten met hun voeten, strekten twee hoornachtige veren uit net boven grote, kleurrijke luchtzakken op hun nek, en zonden een waterval van boomende geluiden. De laatste heideduivin, bij de lokale bevolking bekend als Booming Ben, werd gezien in 1932. een wederzijds belang in het wijzigen van vogelgenomen leverde Walzem een subsidie op van Revive & Restore om te werken aan de-extinctie voor de soort. De eerste stap in Walzem ‘ s poging om de heidehoen terug te brengen was het vestigen van een broedpopulatie van gevleugelde korhoen in Texas A&M. Het gevleugelde korhoen heeft ongeveer dezelfde morfologie als zijn kleinere, uitgestorven neef, en hoewel het uit een groot deel van zijn precolumbiaanse bereik is verdwenen, kan het nog steeds in 10 staten worden gevonden. Na een succesvolle overstap van een fokker naar hun nieuwe leefruimte in Texas a&M, produceerde een koppel van acht vogels 66 eieren tijdens het laatste paarseizoen in 2020.
De volgende stap om “het project vooruit te stuwen, is om omstandigheden te krijgen waar we op betrouwbare wijze primordiale kiemcellen in cultuur kunnen kweken”, zegt Walzem. Tegen die achtergrond worden PGC ’s geëxtraheerd uit geveerde korhoendonorembryo’ s en in vitro gekweekt waar ze kunnen worden gerepliceerd. In deze staat, zijn de PGCs gemakkelijk toegankelijk voor manipulatie, met inbegrip van het uitgeven van het genoom dat in de toekomst genetische opeenvolgingen zou kunnen introduceren die van uitgestorven soorten worden gekopieerd. Vervolgens worden de cellen geïnjecteerd in een zich ontwikkelend surrogaatkipembryo, waar ze migreren naar de geslachtsorganen. Wanneer de surrogaat uitkomt en zich uiteindelijk reproduceert, Herbergen het sperma en het ei van zijn nakomelingen het genoom van het donorhoenembryo, samen met eventuele genetische bewerkingen die door wetenschappers zijn geïntroduceerd.
Walzem ’s eerste pogingen om PGC’ s van korhoenders geoogst uit embryo ‘ s te propageren en uit te breiden waren niet succesvol in twee verschillende soorten media.
“Er kunnen honderden moleculen zijn die betrokken moeten zijn bij het programmeren van een cel”, legt Walzem uit. Om de voedingsbehoeften van PGC ‘ s te begrijpen en het beste recept te ontwikkelen om ze in vitro te ondersteunen, giet Walzem een breed net om te experimenteren met beschikbare mediacondities. Ze is van plan analytische platforms zoals metabolomics en cytokine series in dienst te nemen om te begrijpen waarom kiemcellen gedijen en versterken in sommige media partijen en niet anderen.
door het volgen van signaalmoleculen genaamd cytokines, zal Walzem op zoek gaan naar indicaties van de ontwikkelingsstadia van de cellen in media om vast te stellen op welk moment ze zich blijven ontwikkelen of ophouden. Samen met het metabolite profiel, konden cytokines verder de vereiste ingrediënten voor het optimale PGC-medium lokaliseren. Of, omgekeerd, wat haar team zou kunnen ontdekken is wat voorkomt dat kiemcellen gedijen in de media in de eerste plaats. “En dat kan de grootste stap voorwaarts zijn”, zegt Walzem, om eventuele belemmeringen op te sporen en weg te nemen.
indien het team van Texas a&M erin slaagt om kiemcellen van korhoenders te kweken, is de volgende stap in de kiemlijntransmissie het injecteren van deze cellen in de bloedbaan van een gastheren kippenembryo gedurende een nauwkeurig tijdsvenster dat de cellen in staat stelt om de gonaden van het embryo te bewonen en zich vervolgens normaal te ontwikkelen als sperma of eitjes.
maar de gastheer kippenembryo heeft ook zijn eigen kiemcellen, “en in principe is er een hondengevecht tussen wie eigenaar is” voortplanting, zegt Walzem. “En je moet je voorstellen dat de eigen PC’ s van de ontvanger een thuisvoordeel hebben.”
om die reden is het succespercentage van kiembaantransmissie bij kippen slechts 5-8 procent, zegt Eszter Patakiné Várkonyi in een e-mail aan de wetenschapper. Als senior fellow bij het National Centre for Biodiversity and Gene Conservation, Institute for Farm Animal Gene Conservation, in Hongarije, heeft ze haar werk gericht op het behoud van zeldzame kippenrassen, die populair zijn op kleine boerderijen in Hongarije en beter resistent zijn tegen ziekten en parasieten dan vogels in de industriële pluimveehouderij. Om de primordiale kiemceltransmissiesnelheid te verhogen, stelt Várkonyi voor om chemisch gesteriliseerde kippenembryo ‘ s te gebruiken: zonder concurrerende inheemse kiemcellen schiet het kiemlijntransmissiesucces op tot 99,5 procent. Met behulp van gesteriliseerde kippenembryo ‘ s te hosten geveerde korhoen kiemcellen is een tactiek Walzem overweegt.
indien deze gecultiveerde kiemceltransmissiemanoeuvre succesvol blijkt, en de surrogaatkip zich voortplant met een andere kip die ook de kiemlijn van het korhoen draagt, zullen de nakomelingen van het korhoen worden geveerd.Walzem is van plan om samen te werken met haar collega ‘ s in het veld om de verschillen tussen het genoom van de heidehennen en het genoom van de korhoen verder te identificeren, een proces dat al is ontwikkeld door Revive & Restore via de financiering van de genoomsequencing van het genus Tympanuchushoen. Wanneer de genen die specifiek zijn voor de heidehoen in totaal worden geïdentificeerd, kijkt ze naar het Texas a&m Institute for Genomic Medicine om zich aan te sluiten bij de inspanning en de overeenkomstige genen in de geveerde korhoen kiemcellen te bewerken om heidehoen attributen te verlenen.
als wat uiteindelijk uitkomt in Walzem ‘ s lab echt de heide hen repliceert, valt nog te bezien. Epigenetica en het milieu zullen ook een cruciale rol spelen in zijn conditionering en overleving. En om enige conserveringsinspanning te laten aanhouden, moeten mensen betere beheerders zijn van de habitat van de vogel. Daartoe is Revive & Restore bedoeld om koppels chimera ‘ s en surrogaatheide kippen in stand te houden en de soort opnieuw in de beschermde zandvlakten van de Massachusetts Eilanden te brengen voor verder onderzoek. Als de poging om de heide hen te ontdooien het tot dat punt haalt, kan zo ‘ n mijlpaal 10 of meer jaren verwijderd zijn.
Leave a Reply