Auf dem Weg zum Wollhaarmammut: Genetiker erzeugen Wollhaar-Maus
Andreas Müller
4 min
Ein Exemplar der „Colossal Wollhaar-Maus“. Copyright: www.colossal.com
Austin (USA) – Im Bestreben um die Wiederbelebung eiszeitlicher Wollhaarmammuts haben Genetiker eine Wollhaar-Maus erzeugt, wie sie nun mehrere Schlüsselmerkmale von Mammuts aufweisen, die Anpassungen an das Leben in kalten Klimazonen bieten.
Inhalt
Wie das Gen-Biolabor „Colossal Laboratories and Biosciences“ in einem Pressestatement gegenüber GrenzWissenschaft-Aktuell.de (GreWi) berichtet, weist die sogenannte „Colossal Wolly Mouse“ gleich mehrere Merkmale von Mammuts auf, die Anpassungen an das Leben in kalten Klimazonen notwendig waren. Auf diese Weise biete das Mäusemodell eine Forschungsplattform zur Validierung von Zielen der Genom-Editierung mit dem Ziel der Wiederbelebung des erst vor wenigen Tausend Jahren ausgestorbenen Wollhaarmammuts (Mammuthus primigenius).
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Labormaus wird zur Wollhaar-Maus
Wie das Unternehmen berichtet, gelang diese Modifikation hin zu Labormäusen mit dramatisch veränderter Fellfarbe, -textur und -dicke, die an die Kernphänotypen des Wollmammuts erinnern, durch die erfolgreiche gleichzeitige Modifikation von sieben Genen. Sechs dieser Gene stehen mit der Felltextur, -länge und -farbe in Verbindung. Hierfür wurden Gene ausgewählt, indem die Forschenden nach DNA-Sequenzen suchten, die das Haarwachstum bei Mäusen steuern und evolutionäre Verbindungen zu Sequenzen aufweisen, die wiederum denn Wollmammuts ihr zotteliges Haar verliehen.
Ben Lamm, Mitbegründer und CEO von Colossal Biosciences unterstreicht jedoch, dass man keine Mammut-Gene in Mäuse eingefügt habe, sondern lediglich nach den Maus-Varianten jener Gene gesucht habe, wie sie für Mammuts nützlich sind. Die meisten dieser Genveränderungen schalteten Gene aus, die normalerweise bei Mäusen aktiv sind. Zum Beispiel blockierten die Wissenschaftler ein Gen namens FGF-5, das die Haarlänge reguliert, was dazu führte, dass die Mäuse ein Fell bekamen, das dreimal länger ist als das von gewöhnlichen Labormäusen. Ein weiteres Gen sorgte dann für die Kräuselung der eigentlich glatten Labormaushaare: Wollmammuts hatten eine verkürzte Version eines Gens namens TGF alpha sowie eine Mutation im Keratin-Gen KRT27, die die Wissenschaftler in die DNA der Wollmäuse integrierten.
Auch veränderten die Genetiker um Beth Shapiro, Evolutionsbiologin und wissenschaftliche Leiterin von Colossal ein Gen, das den Fettstoffwechsel und die Fettsäureaufnahme bei Mäusen reguliert und konnten so zusätzliche Fettablagerungen unter der Haut der veränderten Mäuse modulieren, wie sie die Wollhaarmammuts einst die Kälte überstehen halfen. Ob dies auch zu einer gesteigerten Kältetoleranz bei den Mäusen führte, ist bislang noch unklar. Weitere Tests sollen dies in den kommenden Monaten noch genauer untersuchen.
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Forschungserfolg auf dem Weg zum wiederbelebten Wollhaarmammut
Laut Colossal zeige dieser Forschungserfolg die Machbarkeit der Expression von Eigenschaften auf der Grundlage der computergestützten Analyse von 59 Woll-, Kolumbianischen und Steppenmammut-Genomen, die zwischen 3.500 und über 1.200.000 Jahre alt sind, und bestätigt diese Wege als zentrale Ziele für die De-Extinktion des Mammuts.
„Die ‚Colossal Woolly Mouse‘ markiert einen Wendepunkt in unserer Mission zur De-Extinktion“, zeigt sich Lamm von den Forschungsergebnissen überzeugt. „Indem wir mehrere kältetolerante Merkmale aus den evolutionären Pfaden der Mammuts in eine lebende Modellart integriert haben, haben wir bewiesen, dass wir komplexe genetische Kombinationen nachbilden können, die die Natur über Millionen von Jahren geschaffen hat. Dieser Erfolg bringt uns einen Schritt näher an unser Ziel, das Wollmammut zurückzubringen.“
Hintergrund
Quelle: Colossal.com
Neben dem Mammut haben Biogenetiklabors wie Colossal auch die Wiederbelebung des flugunfähigen Riesenvogels Dodo oder des auch als Beutelwolf bezeichneten Tasmanischen Tigers zum Ziel. Dabei geht es den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen nicht nur um die Erzeugung von sensationellen Zoo-Exemplaren: Laut dem Unternehmen sollen mit diesen Tieren einstige und mittlerweile bedrohte Lebensräume und Ökosysteme unterstützt, wiederbelebt und erhalten werden. So war der Tasmanische Tiger einst das mittlerweile fehlende größte Raubtier in Australien. In Sibirien soll das Wollhaarmammut zur Pflege und Erhaltung der Tundra- und Permafrostböden beitragen, ebenso wie dies die einstige Aufgabe der haarigen Dickhäuter war.
Wie das Team um Lamm und Shapiro vorab via BioRxiv.org berichtet, untersuchten sie hierfür das einen Datensatz von 121 Mammut- und Elefantengenomen, einschließlich von Colossal erstellten hochwertigen Referenzgenomen für Asiatische und Afrikanische Elefanten, um bedeutende Gene zu identifizieren, die Haar- und andere Kälteanpassungsmerkmale beeinflussen. Das Team konzentrierte sich auf eine Reihe von Genen, bei denen Mammuts feste Unterschiede im Vergleich zu ihren nah verwandten Asiatischen Elefanten entwickelten. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen von Colossal verfeinerten die Liste auf zehn Gene, die mit Haarlänge, -dicke, -textur und -farbe sowie Lipidstoffwechsel in Verbindung stehen und sich für die Expression in einer Maus eignen.
Sodann editierte das Team das Mausgenom, wodurch Mäuse mit den vorhergesagten Merkmalen entstanden. Der Funktionsverlust von FGF5 ließ das Fell bis zu dreimal länger wachsen. Veränderungen in FAM83G, FZD6 und TGM3 führten zu wolliger Haartextur, welligem Fell und gekrümmten Schnurrhaaren.
Zum Thema
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Laut Colossal markieren die durchaus niedlichen Wollknäule ein Meilenstein auf dem Weg zur Wiederbelebung der erst seit wenigen Tausend Jahren ausgestorbenen Wollhaarmammuts: „Indem wir mehrere kältebeständige Merkmale aus der evolutionären Entwicklung des Mammuts in eine lebende Modellart übertragen haben, haben wir bewiesen, dass wir komplexe genetische Kombinationen rekonstruieren können, die die Natur über Millionen von Jahren hervorgebracht hat“, so Colossal-Chef Ben Lamm.
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Von der Maus zum Elefanten
Ähnlich wie in den aktuellen Mäuse-Experimenten wollen die Colossal-Forschenden zukünftig Zellen von den nächsten lebenden Verwandten der Mammuts, den Asiatischen Elefanten (Elephas maximus), genetisch derart verändern, um so Elefanten-Mammut-Hybrid-Embryonen mit ähnlich zotteligem Fell und anderen Mammutmerkmalen zu erzeugen. Vorher wurden und werden allerdings die relevanten Genveränderungen und gentechnischen Werkzeuge zunächst an Mäusen getestet werden können und einfacher zu halten sind.
Die neue Wollhaar-Maus (l.) im Vergleich zur gewöhnlichen Labormaus. Copyright: colossal.com
„Ein Mausmodell ist in diesem Fall äußerst nützlich, da Mäuse im Gegensatz zu Elefanten [deren Tragzeit etwa 22 Monate beträgt] eine Tragzeit von nur 20 Tagen haben“, erläuterte die Beth Shapiro. Auf diese Weise konnten die Gen-Forscher die nun präsentierten Wollhaar-Mäuse in gerade einmal sechs Monaten entwerfen, klonen und erfolgreich züchten.
Die Auswirkungen dieses Durchbruchs gehen jedoch über das Labor und das gesteckte Ziel der Wiederbelebung der Mammuts hinaus: „Die ‚Colossal Wollhaar-Maus‘ ist nicht nur das erste lebende Tier, das mit mehreren kältetoleranten Merkmalen unter Verwendung von Mammut-Gen-Orthologen ausgestattet wurde, sondern dient auch als lebendes Modell für das Studium von Kälteanpassungen bei Säugetieren. Zukünftige Analysen der Wollhaar-Mäuse werden unser Verständnis darüber verbessern, wie mehrere Gene zusammenwirken, um physische Merkmale auszubilden“, so Lamm abschließend.
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