Erfolgreiche Geburt einer ausgestorbenen Art

Darüber hinaus hat Colossal zwei Würfe geklonter Rotwölfe zur Welt gebracht, die zu den am stärksten bedrohten Wölfen der Welt gehören. Dabei wurde ein neuer Ansatz für das nicht-invasive Klonen von Blut verwendet. Die Geburt der roten Wölfe ist ein weiterer Beweis für die Verbindung zwischen den Bemühungen um die Eindämmung des Aussterbens und der wachsenden Fähigkeit des Unternehmens, durch innovative Technologien zur Eindämmung des Aussterbens den weltweiten Naturschutz zu unterstützen.

Diese Nachricht folgt auf die jüngste Ankündigung der Colossal-Wollmaus, die zuvor mit 8 Präzisionsschnitten den Rekord für einzigartige Keimbahnschnitte bei einem Tier hielt. Mit den schlimmen Wölfen hat Colossal 20 einzigartige Präzisions-Keimbahn-Edits vorgenommen, darunter 15 Edits von alten Genvarianten, die es seit über 12.000 Jahren nicht mehr gibt, und damit einen neuen Maßstab für Präzisions-Keimbahn-Editing bei Tieren gesetzt.

"Ich könnte nicht stolzer auf das Team sein. Dieser gewaltige Meilenstein ist das erste von vielen kommenden Beispielen, die zeigen, dass unsere End-to-End-De-Extinktions-Technologie funktioniert", sagte Ben Lamm, CEO von Colossal. "Unser Team hat DNA aus einem 13.000 Jahre alten Zahn und einem 72.000 Jahre alten Schädel entnommen und daraus gesunde Schattenwolf-Welpen gemacht. Es wurde einmal gesagt: 'Jede hinreichend fortgeschrittene Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden'. Heute kann unser Team etwas von der Magie enthüllen, an der es arbeitet, und deren weitreichende Auswirkungen auf den Naturschutz.

Zu den drei Würfen von Colossal's Schattenwölfen gehören zwei heranwachsende Männchen (Romulus und Remus) und ein weiblicher Welpe (Khaleesi). Colossal hat auch zwei Würfe roter Wölfe aus drei verschiedenen genetischen Gründerlinien hervorgebracht. Zu diesen Würfen gehören eine heranwachsende Rotwolfhündin (Hope) und drei männliche Rotwolfwelpen (Blaze, Cinder und Ash).

"Der Erhalt, die Erweiterung und die Prüfung der genetischen Vielfalt sollten rechtzeitig erfolgen, bevor wichtige bedrohte Tierarten wie der Rotwolf verloren gehen. Eine weitere Quelle für die Vielfalt des Ökosystems sind unsere neuen Technologien zur De-Extinktion verloren gegangener Gene, einschließlich der tiefen Sequenzierung alter DNA, der Analyse polyphyletischer Merkmale, der Multiplex-Keimbahn-Editierung und des Klonens. Der Schattenwolf ist ein frühes Beispiel dafür, denn er weist die bisher größte Anzahl präziser Genom-Editierungen bei einem gesunden Wirbeltier auf. Eine Fähigkeit, die exponentiell wächst", sagte der Harvard-Genetiker und Mitbegründer von Colossal, Dr. George Church.

Die Wölfe gedeihen in einem über 2.000 Hektar großen, sicheren und weitläufigen Naturschutzgebiet, das von der American Humane Society zertifiziert und beim USDA registriert ist. Colossal beschäftigt zehn Vollzeit-Tierpfleger, die sich um das physische und psychische Wohlbefinden der Wölfe kümmern. Das gesamte Gehege, das spezielle Einsatzgebiete und Lebensraumtypen umfasst, ist von einem 10 Fuß hohen, zooähnlichen Zaun mit redundanten Sicherheitsvorkehrungen umschlossen. Innerhalb des Geheges werden die Wölfe durch Live-Kameras, Sicherheitspersonal und Drohnenüberwachung ständig überwacht, um ihre Sicherheit und ihr Wohlergehen zu gewährleisten. Zum Gehege gehört ein kleineres, sechs Hektar großes Sicherheitsgelände, in dem die Wölfe weiter gepflegt und untersucht werden können. Dieses kleinere Areal beherbergt auch eine Tierklinik, eine Wolfsmanagementeinrichtung, einen Schutzraum im Freien und natürlich gebaute Höhlen für die Wölfe.

"Colossal hat die Zertifizierung der American Humane Society erlangt, eine angesehene Auszeichnung, die hervorragende Leistungen im Bereich Tierschutz und -pflege garantiert. Ein optimales Wohlergehen zeigt sich in geräumigen Lebensräumen mit viel Platz und Möglichkeiten für die Tiere, Kontakte zu knüpfen, sich zu bewegen und natürliche Verhaltensweisen zu zeigen. Die Mitarbeiter sind leidenschaftlich, hoch engagiert und widmen sich den Tieren in ihrer Obhut. Wir beglückwünschen Colossal als leuchtendes Beispiel für herausragende Leistungen im Bereich der humanen Pflege und des Tierschutzes. Die Technologie, die sie verfolgen, könnte der Schlüssel sein, um das sechste Massenaussterben rückgängig zu machen und Aussterbeereignisse der Vergangenheit angehören zu lassen. - Robin Ganzert, Ph.D., CEO der American Humane Society

Das Naturschutzgebiet wird den Wölfen lebenslange Pflege, Fütterung und Schutz bieten. Die Wölfe werden überwacht und beobachtet, um festzustellen, ob sie bereit sind, in größere geschützte und verwaltete Pflegeeinrichtungen umzuziehen. Langfristig plant Colossal die Wiederansiedlung der Art in sicheren und ausgedehnten ökologischen Schutzgebieten, möglicherweise auf einheimischem Land.

"Die De-Extinction des Wolfes ist mehr als eine biologische Wiederbelebung. Seine Geburt symbolisiert ein Wiedererwachen - die Rückkehr eines uralten Geistes in die Welt. Der Schattenwolf verkörpert das Echo unserer Vorfahren, ihre Weisheit und ihre Verbundenheit mit der Wildnis", sagte der Vorsitzende der MHA Nation, Mark Fox. "Seine Anwesenheit würde uns an unsere Verantwortung als Verwalter der Erde erinnern - nicht nur den Wolf zu schützen, sondern das empfindliche Gleichgewicht des Lebens selbst. Die Arbeit des Teams von Colossal Biosciences ist nicht nur für unser Land und unser Volk von Bedeutung, sondern auch für die Naturschutzbemühungen auf der ganzen Welt. Die Fähigkeit der technologischen Innovation, etwas hervorzubringen, das für die indigenen Völker kulturell und spirituell so bedeutsam ist, geht einher mit den weitreichenden Auswirkungen, die diese Technologie für die Zukunft der Verwaltung der Artenvielfalt und des Naturschutzes auf unserem Planeten hat.

Ein Überblick über die Wölfe

Polarwölfe (Aenocyon dirus) waren während der Eiszeiten des Pleistozäns über den amerikanischen Mittelkontinent verbreitet. Das älteste nachgewiesene Fossil eines Schattenwolfs aus den Black Hills, SD, ist etwa 250.000 Jahre alt. Die genomischen Daten von Colossal deuten jedoch darauf hin, dass die Linie erstmals im späten Pliozän, vor 3,5 bis 2,5 Millionen Jahren, auftrat, als Folge einer Vermischung zwischen zwei älteren (und inzwischen ausgestorbenen) Canidenlinien. Direkte Wölfe waren bis zu 25 % größer als graue Wölfe und hatten einen etwas breiteren Kopf, ein helles, dichtes Fell und einen stärkeren Kiefer. Als Hyperkarnivoren bestand ihre Ernährung zu mindestens 70 % aus Fleisch, meist von Pferden und Bisons. Direkte Wölfe starben am Ende der letzten Eiszeit vor etwa 13.000 Jahren aus.

"Ich habe fast 10.000 Tage vor Ort verbracht, um das Verhalten der Wölfe im Yellowstone-Nationalpark zu untersuchen. Vor Yellowstone arbeitete ich im Denali-Nationalpark in Alaska, wo ich Wildtierarten studierte, die in der Tundra leben: Wölfe, Grizzlys, Karibus und Dall-Schafe. Später verbrachte ich einige Zeit an der Nord- und Westküste Alaskas. Ich wurde viel zu spät geboren, um heute ausgestorbene eiszeitliche Tierarten wie Wölfe und Mammuts zu sehen. Vor langer Zeit lebten meine keltischen Vorfahren wahrscheinlich unter diesen Tieren in Nordeuropa und haben vielleicht zu ihrem Aussterben beigetragen. Ich hätte nie gedacht, dass ich in einer Zeit leben würde, in der wir über die wissenschaftlichen Möglichkeiten verfügen, diese Arten wieder anzusiedeln und sie in ausgewählten Abschnitten ihrer früheren Heimat wieder anzusiedeln. Ich träume davon, dass ich irgendwann in naher Zukunft nach Alaska oder an einen ähnlichen Ort in Nordeuropa oder Asien zurückkehren kann, um die ausgestorbenen Arten zu sehen, die dank der Wissenschaft wieder heimisch geworden sind. Wenn das passiert, werde ich anfangen, das Verhalten der Wölfe zu studieren". - Rick Mcintyre, Autor und international anerkannter Experte für das Verhalten wilder Wölfe und Mitglied des Colossal Conservation Advisory Board.

Viele Menschen lernten den Schattenwolf eher durch die Brille der Unterhaltung als durch die der Natur kennen. Erwähnungen dieses legendären prähistorischen Caniden in Rollenspielen wie Dungeons & Dragons, Videospielen wie World of Warcraft, Musik wie das treffend benannte Lied "Dire Wolf" von Grateful Dead und vor allem George R.R. Martins Bestseller-Fantasy-Romanserie " Das Lied von Eis und Feuer" und deren Fernsehadaption " Game of Thrones".

"Für viele Menschen sind Schattenwölfe mythische Wesen, die nur in einer Fantasiewelt existieren, aber in Wirklichkeit haben sie eine reiche Geschichte und tragen zum amerikanischen Ökosystem bei", sagte der Schöpfer von Game of Thrones , geschätzter Autor und kolossaler Investor und Kulturberater George R.R. Martin. "Ich habe den Luxus, über Magie zu schreiben, aber Ben und Colossal haben Magie geschaffen, indem sie diese majestätischen Biester in unsere Welt zurückgebracht haben."

Die Wissenschaft hinter der Rückkehr des Schattenwolfs

Die Geburt der Schattenwolf-Welpen beweist die Wirksamkeit von Colossals De-Extinktions-Protokollen und die Möglichkeit, ein standardisiertes Instrumentarium für die Wiederbelebung zu schaffen. Die Schattenwolf-Welpen stellen den Rekord für die Anzahl der präzisen genetischen Eingriffe bei einer lebenden Art auf. Das Unternehmen hat eine Rekordzahl von 20 präzisen Änderungen am Genom vorgenommen, die alle aus der Analyse des Genoms des Schattenwolfs stammen, wobei 15 dieser Änderungen genau die ausgestorbenen Varianten sind. Zusammen tragen diese Änderungen zu einem größeren, kräftigeren Körper und einem längeren, volleren Fell mit heller Pigmentierung bei.

Um den Schattenwolfs zurückzuholen, hat Colossal:

• Extraktion und Sequenzierung alter DNA aus zwei Fossilien des Schattenwolfs;
• alte Genome von beiden zusammengesetzt und mit Genomen von lebenden Caniden wie Wölfen, Schakalen, Füchsen und Dholes verglichen;
• Identifizierung von Genvarianten, die spezifisch für Schattenwölfe sind;
• Es wurde festgestellt, dass Schattenwölfe eine weiße Fellfarbe und ein langes, dickes Fell hatten - Aspekte des Schattenwolf-Phänotyps, die aus Fossilien nicht bekannt waren und mit Tieren übereinstimmen, die während der Kälteperioden der pleistozänen Eiszeiten lebten;
• Multiplex-Gen-Editing an einem Spendergenom ihres nächsten lebenden Verwandten, des Grauwolfs, mit dem Ergebnis, dass an 20 Stellen in 14 Genen editiert wurde, wobei es sich bei 15 dieser Editierungen um ausgestorbene Varianten handelt;
• Screening der editierten Zelllinien durch Sequenzierung des gesamten Genoms und Karyotypisierung;
• Klonen hochwertiger Zelllinien durch somatischen Zellkerntransfer in Spendereizellen;
• Durchführung von Embryotransfers und Verwaltung von Leihmutterschaften zwischen verschiedenen Spezies; und,
• Erfolgreiche Geburt einer ausgestorbenen Spezies.

Colossal extrahierte uralte DNA aus zwei Fossilien von Schattenwölfen: einem Zahn aus Sheridan Pit, Ohio, der etwa 13 000 Jahre alt ist, und einem Innenohrknochen aus American Falls, Idaho, der etwa 72 000 Jahre alt ist. Das Team sequenzierte die extrahierte DNA gründlich und nutzte den neuartigen Ansatz von Colossal, um iterativ qualitativ hochwertige alte Genome zusammenzusetzen. Das Ergebnis war ein Genom mit 3,4-facher Abdeckung aus dem Zahn und ein Genom mit 12,8-facher Abdeckung aus dem Innenohrknochen. Zusammengenommen lieferten diese Daten eine mehr als 500-fache Abdeckung des Genoms des Schattenwolfs, als zuvor verfügbar war.

Die computergestützte Analyse des rekonstruierten Genoms des Schattenwolfs durch Colossal brachte mehrere unbekannte Aspekte der Evolution des Schattenwolfs ans Licht. Frühere Arbeiten konnten den Ursprung der Schattenwölfe nicht aufklären, was zu Spekulationen führte, dass Schakale ihre nächsten lebenden Verwandten sein könnten. Die Analyse des hochwertigen Genoms der Polarwölfe ergab jedoch, dass der Grauwolf der nächste lebende Verwandte der Polarwölfe ist - Polarwölfe und Grauwölfe teilen sich 99,5 % ihres DNA-Codes. Interessanterweise ergab die Analyse auch, dass Grauwölfe hybride Vorfahren haben, was zur Erklärung der vorherigen Unsicherheit beiträgt. Die Analysen von Colossal ergaben, dass der Stamm der Grauwölfe vor 3,5 bis 2,5 Millionen Jahren als Folge einer Hybridisierung zwischen zwei alten Canidenlinien entstanden ist: ein altes und frühes Mitglied des Stammes Canini, das im Fossilbericht möglicherweise als Eucyon oder Xenocyon vertreten ist, und eine Linie, die Teil der frühen Diversifizierung wolfsähnlicher Linien wie Wölfe, Dholes, Schakale und afrikanische Wildhunde war.

"Unser neuartiger Ansatz zur iterativen Verbesserung unseres alten Genoms in Ermangelung einer perfekten Referenz setzt einen neuen Standard für die Rekonstruktion von Paläogenomen", sagte Dr. Beth Shapiro, Chief Science Officer von Colossal und eine führende Expertin auf dem Gebiet der alten DNA. "Zusammen mit verbesserten Ansätzen zur Wiederherstellung alter DNA ermöglichten uns diese rechnerischen Fortschritte, die Evolutionsgeschichte der Schattenwölfe zu klären und die genomische Grundlage für die De-Extinction zu schaffen - insbesondere für die sichere Auswahl von Schattenwolf-spezifischen genetischen Varianten, die unsere Ziele für das Gen-Editing darstellen."

Die Analyse des Genoms der Schattenwölfe ermöglichte es Colossal, die Schlüsselvarianten bei Schattenwölfen zu identifizieren, die bei anderen Caniden nicht vorkommen und die die Evolutionsgeschichte der Schattenwölfe erzählen. So identifizierte Colossal beispielsweise mehrere Gene, die einer positiven Selektion unterliegen und mit der Anpassung des Skeletts, der Muskulatur, des Kreislaufs und der Sinne der Wölfe verbunden sind. Das Team entdeckte schwarzwolfspezifische Varianten in essentiellen Pigmentierungsgenen, die zeigen, dass die Schattenwölfe eine weiße Fellfarbe hatten - eine Tatsache, die sich unmöglich allein aus fossilen Überresten ableiten lässt. Das Team identifizierte auch schwarzwolfspezifische Varianten in regulatorischen Regionen, die die Expression von Genen verändern. Aus dieser Liste wählte Colossal mit Hilfe seiner firmeneigenen Berechnungspipeline und Software 20 Genveränderungen an 14 verschiedenen Loci als Ziele für die Wiederbelebung der Schattenwölfe aus und konzentrierte sich dabei auf die wichtigsten Merkmale, die Schattenwölfe einzigartig machen, darunter Größe, Muskulatur, Haarfarbe, Haarstruktur, Haarlänge und Fellmusterung.

Auf der Grundlage der Genomanalyse von Colossal verwendete das Team Graue Wölfe - die nächsten lebenden Verwandten der Schattenwölfe - als Spenderart für die Erstellung von Zelllinien. Mit Hilfe des neuartigen Ansatzes von Colossal zur Herstellung von Zelllinien aus einer Standard-Blutentnahme entnahm das Team während eines normalen tierärztlichen Eingriffs Blut und stellte Zelllinien aus epithelialen Vorläuferzellen (EPCs) aus Blut her. Anschließend führte das Team eine Multiplex-Genom-Editierung dieser Zellen durch, gefolgt von einer Sequenzierung des gesamten Genoms, um die Effizienz der Editierung zu bestätigen und etwaige Veränderungen des Genoms zu identifizieren, die während der ausgedehnten Zellkultur entstanden sind. Das Team von Colossal dire wolf wählte qualitativ hochwertige Zellen mit normalem Karyotyp für das Klonen durch somatischen Zellkerntransfer in Spendereizellen aus, gefolgt von einer Kurzzeitkultur zur Bestätigung der Spaltung. Die sich gesund entwickelnden Embryonen wurden dann in Leihmuttertiere übertragen, um eine artübergreifende Trächtigkeit zu ermöglichen. Drei Schwangerschaften führten zur Geburt der ersten vom Aussterben bedrohten Art.

"Die De-Extinction des Wolfes und ein durchgängiges System für die De-Extinction sind bahnbrechend und läuten eine völlig neue Ära des menschlichen Umgangs mit dem Leben ein", sagte Dr. Christopher Mason, wissenschaftlicher Berater und Mitglied des Beobachtergremiums von Colossal. "Dieselben Technologien, die den Schattenwolf hervorgebracht haben, können auch zur Rettung einer Vielzahl anderer gefährdeter Tiere beitragen. Dies ist ein außerordentlicher technologischer Sprung in der Gentechnik, sowohl für die Wissenschaft als auch für den Naturschutz und die Erhaltung des Lebens, und ein wunderbares Beispiel für die Macht der Biotechnologie zum Schutz von Arten, sowohl von lebenden als auch von ausgestorbenen."

Colossal hat 15 vom Aussterben bedrohte Varianten des Grauwolfs in das Genom des Spenders eingepflanzt und damit Grauwölfe geschaffen, die Gene exprimieren, die seit mehr als 10.000 Jahren nicht mehr exprimiert wurden. Diese Zielgene wurden ausgewählt, weil sie jeweils mit einem oder mehreren Schlüsselmerkmalen verbunden sind, die den Schattenwolf unter den Caniden einzigartig machten. Colossal zielte beispielsweise auf CORIN ab, eine Serinprotease, die in Haarfollikeln exprimiert wird und den Agouti-Signalweg unterdrückt, was sich auf Fellfarbe und -musterung auswirkt. Die CORIN-Varianten des Schattenwolfs beeinflussen die Pigmentierung auf eine Weise, die zu einer hellen Fellfarbe führt.

Colossal bearbeitete auch schwarzwolfspezifische Varianten in einem regulatorischen Modul mit mehreren Genen, das mit Variationen der Körpergröße sowie der Ohr-, Schädel- und Gesichtsmorphologie in Verbindung gebracht wurde. Die Region kodiert für acht Gene, die artspezifische Einschränkungen der Skelettgröße und -struktur bewirken, und wurde mit Merkmalen wie der unterschiedlichen Körpergröße von Menschen und den verschiedenen Schnabelformen von Finkenarten in Verbindung gebracht. Ein von diesem Modul kodiertes Gen - HMGA2 - wird direkt mit der Körpergröße von Hunden und Wölfen in Verbindung gebracht. Ein anderes Gen dieses Moduls - MSRB3 - wurde mit Unterschieden in der Ohr- und Schädelform bei Hunden und anderen Säugetieren in Verbindung gebracht. Angesichts der Rolle, die diese Gene bei der Festlegung der artspezifischen Größe und Morphologie spielen, hat das Team die wolfsspezifischen Varianten in Genverstärker (DNA-Sequenzen, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass das Gen in RNA umgeschrieben wird) in dieser Genomregion eingebaut.

Für jede Variante mit hoher Auswirkung, die als mit einem Zielphänotyp verbunden identifiziert wurde, erstellte das Team von Colossal ein detailliertes Profil aller potenziellen Auswirkungen auf das Genom eines Spender-Grauwolfs. Um ein gesundes Ergebnis zu gewährleisten, verwarf das Team Varianten, die außerhalb des vorhergesagten Phänotyps ein gewisses Risiko mit sich bringen würden, oder gab Varianten den Vorrang, die bereits in grauen Wölfen mit dem vorhergesagten Phänotyp entwickelt wurden. So bearbeitete Colossal beispielsweise die proteinkodierende Region von LCORL, einem Transkriptionsfaktor, der die Genexpression reguliert, indem er beeinflusst, ob ein Gen transkribiert wird. Variationen in LCORL wurden mit Variationen in der Körpergröße bei vielen Spezies in Verbindung gebracht, darunter Menschen, Pferde und Caniden. Beim Wolf gibt es drei Veränderungen in der LCORL-Proteinsequenz, von denen mittels 3D-Modellierung vorhergesagt wird, dass sie die Faltung des Proteins genau an der Stelle verändern, an der LCORL an einen wichtigen Gen-Silencing-Komplex, die PRC2-Domäne, binden sollte. Interessanterweise haben große Hunderassen (die domestizierte graue Wölfe sind) eine Variante von LCORL, der die PRC2-Domäne völlig fehlt. Da für die Version der Grauwölfe ähnliche phänotypische Auswirkungen vorhergesagt werden wie für die Variante, die bei größeren Hunderassen zu finden ist, und aufgrund des Potenzials von LCORL, mit anderen Genen im genetischen Hintergrund der Grauwölfe zu interagieren, die nicht bearbeitet werden, exprimieren die Grauwölfe von Colossal das Protein, das bei den größten Grauwölfen zu finden ist. Diese Wahl ermöglicht die vorhergesagte phänotypische Auswirkung, ohne ein zusätzliches Risiko einzugehen.

"Die funktionelle De-Extinktion ist der sicherste und effektivste Ansatz, um die verlorenen Phänotypen, die eine ausgestorbene Art einzigartig machen, wiederherzustellen", so Shapiro. "Wir greifen auf alte DNA zurück, um so viel wie möglich über jede Art zu erfahren und, wann immer möglich, spezifische ausgestorbene DNA-Sequenzvarianten mit jedem Schlüsselmerkmal zu verbinden. In einigen Fällen finden wir heraus, dass bereits vorhandene Varianten in der Ersatzart verwendet werden können, um das Schlüsselmerkmal zu verändern. In diesen Fällen ist der Einbau vorhandener Varianten in das Spendergenom der optimale Weg, da dieser Weg ein hohes Maß an Vertrauen in das Ergebnis bei minimalem Risiko für das Tier bietet.

Das Genom des Schattenwolfs weist proteinkodierende Substitutionen in drei wichtigen Pigmentierungsgenen auf: OCA2, SLC45A2 und MITF, die sich direkt auf die Funktion und Entwicklung der Melanozyten auswirken. Während diese Varianten bei Schattenwölfen zu einem hellen Fell geführt hätten, können Variationen in diesen Genen bei Grauwölfen zu Taubheit und Blindheit führen. Daher erzeugte das Team bei Colossal's dire wolves ein helles Fell auf einem Weg, der bei grauen Wölfen als sicher gilt: durch Induktion eines Funktionsverlusts bei MC1R und MFSD12. Diese Gene beeinflussen die Expression der Pigmente Eumelanin (schwarz) und Phäomelanin (rot) in den Melanozyten, die sich im Fell ablagern, und bewirken so den Phänotyp der helleren Fellfarbe, den das Genom der Grauwölfe nahelegt, jedoch ohne mögliche gesundheitliche Auswirkungen.

"Als ich von Colossals Ansatz erfuhr, die helle Fellfarbe in ihre Schattenwölfe einzubauen, war ich gleichzeitig beeindruckt und erleichtert", sagte Dr. Elinor Karlsson, außerordentliche Professorin für Bioinformatik und integrative Biologie an der UMass Chan Medical School und Direktorin für Wirbeltiergenomik am Broad Institute des MIT und Harvard. "Mit der Entscheidung, Varianten einzubauen, die die klinische Prüfung der Evolution bereits bestanden haben, beweist Colossal sein Engagement für einen ethischen Ansatz zur De-Extinction."

Der Weg zum Wolf und zum Rotwolf führte auch zu Innovationen, die über das Aussterben hinausgehen, darunter Fortschritte bei der Rekonstruktion alter DNA-Genome und der Vorhersage von Genotyp zu Phänotyp sowie optimierte Werkzeuge für die Multiplex-Genbearbeitung. Ein weiterer wichtiger Beitrag des Projekts sind die Colossal-Protokolle zur Herstellung von Zelllinien direkt aus Blut, die für den somatischen Zellkerntransfer verwendet werden können. Die Entnahme von Vollblut ist ein schnelles und nichtinvasives Verfahren, das routinemäßig bei sedierten Wölfen zu tierärztlichen Überwachungszwecken durchgeführt wird. Diese Feldsammlungen bieten eine wertvolle Gelegenheit, expandierbare endotheliale Vorläuferzellen (EPCs) zu isolieren, d. h. Zellen, die an der Gefäßreparatur und Neovaskularisierung beteiligt sind und sich in Zellen differenzieren, die Blutgefäße auskleiden. Isolierte EPC-Zelllinien können für spätere Genomanalysen eingefroren werden und, wie Colossal jetzt gezeigt hat, können sie erfolgreich zum Klonen von Wildkaniden verwendet werden. Das Biobanking und Klonen von EPCs aus bedrohten oder gefährdeten Populationen wildlebender Wölfe bietet ein Sicherheitsnetz, um die heute vorhandene genomische Vielfalt vor weiterem Verlust und Aussterben zu bewahren.

"Ob aufgrund natürlicher oder vom Menschen verursachter Veränderungen des Klimas, des Lebensraums und der Nahrungsquellen - das Aussterben einer ungezählten Zahl von Arten ist ein Verlust für die Geschichte und die biologische Vielfalt unseres Planeten. Die moderne Genetik lässt uns in die Vergangenheit blicken, und die moderne Gentechnik ermöglicht es uns, das wiederherzustellen, was verloren gegangen ist und noch gedeihen könnte. Auf dem Weg dorthin erfindet sie die Werkzeuge, mit denen wir schützen können, was noch da ist. Als Menschen haben wir die einzigartige Fähigkeit und moralische Verpflichtung, die Erde zum Wohle von uns selbst und allen Lebewesen zu verwalten, jetzt und in der Zukunft. - Alta Charo, J.D., Professorin für Recht und Bioethik und kolossale Bioethik-Führerin.

Ein Sprung nach vorn für die Rettung des Rotwolfs

Die Technologie, die im Rahmen der Colossal-Pipeline zur Wiederbelebung des Rotwolfs entwickelt wurde, hat unmittelbare Auswirkungen auf die weltweiten Naturschutzbemühungen. Die Forschung, die zur Geburt des Schattenwolfs durchgeführt wurde, wurde erfolgreich mit der Geburt von zwei Würfen des Rotwolfs parallelisiert.

Die beiden Würfe roter Wölfe von Colossal umfassen ein Weibchen und drei Männchen aus insgesamt drei verschiedenen Zelllinien. Colossal erzeugte die Zelllinien, die aus der Population in Südwest-Louisiana stammten, mit seiner neuartigen Methode der Isolierung von EPCs nach einer Standardblutentnahme. Die Welpen wurden nach somatischem Zellkerntransfer in eine Spendereizelle und anschließender Embryogenese und Embryotransfer in eine Leihmutter geboren. Beide Embryotransfers führten zur Geburt gesunder Rotwolfswelpen.

"In einer Welt, in der der Mensch die Umwelt rapide aushöhlt, brauchen Arten (insbesondere Wölfe) Verbündete. Eine der wirkungsvollsten Möglichkeiten, ein Verbündeter zu sein, besteht darin, die Wissenschaft zu nutzen, um verlorene Gene, genetische Vielfalt und Phänotypen zu entdecken und zu erhalten. Wir haben jetzt die Technologie, mit der wir die DNA bearbeiten können, um die Widerstandsfähigkeit von Arten zu erhöhen, die vom Aussterben bedroht sind, oder um ausgestorbene genetische Vielfalt und Arten wiederzubeleben. Wir können miterleben, wie das Aussterben des Wolfes rückgängig gemacht wird - ein Wunder des wissenschaftlichen Fortschritts und nur der Anfang von zahlreichen Arten, die wir zurückholen können, um eine bessere, bewohnbarere und ausgewogenere Welt zu schaffen. Ich bin mehr als begeistert, dass solche Technologien auch genutzt werden, um Programme zur Verhinderung des Aussterbens bedrohter Arten wie des Rotwolfs zu unterstützen." - Bridgett vonHoldt, Ph.D., Außerordentliche Professorin für evolutionäre Genomik und Epigenetik in Princeton

Derzeit sind weniger als 20 Rotwölfe in Nordamerika vom Aussterben bedroht, was sie zu den am meisten gefährdeten Wölfen der Welt macht. Einst durchstreiften Tausende von Rotwölfen den größten Teil des östlichen Nordamerikas. Doch um 1960 waren sie fast ausgerottet. Der Endangered Species Act und ein Zuchtprogramm in Gefangenschaft haben entscheidend dazu beigetragen, dass Rotwölfe im Osten North Carolinas wieder ausgewildert werden konnten. Im Rahmen des Programms des Fish and Wildlife Service zur Wiederansiedlung des Rotwolfs wuchs die Wildpopulation erfolgreich auf mehr als 120 Wölfe an. Als das Programm 2015 eingestellt wurde, stürzte die Population jedoch auf bis zu sieben Wölfe ab. Im Jahr 2021 wurde das Programm wieder aufgenommen, aber der Bestand der Rotwölfe hat sich nur schwer wieder erholen können. Eine Herausforderung bestand darin, die genetische Vielfalt der in Gefangenschaft gehaltenen und wieder ausgewilderten Rotwolfpopulation zu erhalten, die alle von nur 12 Gründerindividuen abstammen. Durch die Aufnahme der Colossal-Rotwölfe in die Zuchtpopulation in Gefangenschaft würde sich die Zahl der Gründerlinien um 25 % erhöhen.

"Das Projekt der Schattenwölfe ist surreal und unwirklich zugleich. Es stellt eine Realität wieder her, die vor Jahrtausenden aus der Realität entstanden ist. Wenn man sich vorstellt, dass der Wolf heutzutage nicht mehr nur eine mythische Illusion oder ein Märchen ist, das in Filmen erzählt wird und von dem wir glauben, dass es seinen Ursprung in der Realität hat... Jetzt haben wir die Wissenschaft und den Einfallsreichtum, um der einst existierenden Realität wieder Leben einzuhauchen. Colossal verändert die Prognosen für unzählige bedrohte Arten auf der ganzen Welt drastisch", sagte Dr. Aurelia Skipwith, ehemalige Direktorin der US Fish and Wildlife. "Die Arbeit des Unternehmens im Kampf gegen das Aussterben des Rotwolfs gibt Hoffnung für so viele andere vom Aussterben bedrohte Arten, die um ihr Überleben kämpfen."

Das Forschungsprogramm für den gefährdeten Wolf hat auch dazu beigetragen, Technologien für den roten "Geisterwolf" zu entwickeln, einen einzigartigen Caniden, der nur an der Golfküste von Texas und Louisiana vorkommt und dessen DNA und Artenvielfalt verloren gegangen ist. Die Forscher Dr. Bridgett vonHoldt von der Princeton University und Dr. Kristin Brzesk von der Michigan Technological University leiten das Gulf Coast Canine Project, das darauf abzielt, die genetische Abstammung der wilden Hunde an der Golfküste der Vereinigten Staaten zu verstehen. Sie untersuchen, wie die Abstammung vom Rotwolf die Morphologie und das Verhalten prägt, und die Unterstützung von Colossal hat ihnen geholfen, ihre Forschung durch die Einbeziehung von Daten aus dem Genom des Rotwolfs, die Zusammenstellung eines Referenzgenoms für die Rotwölfe der Erholungspopulation und schließlich die Erstellung eines Pangenoms für die in den USA heimischen Caniden zu beschleunigen. Man hofft, dass diese Arbeit einen Präzedenzfall für andere Arten mit einer komplizierten genetischen Geschichte schaffen und gleichzeitig die Kapazität der Erhaltungsmaßnahmen für den Rotwolf verbessern kann.

Zusätzlich zu den Herausforderungen der Wiederansiedlung ist die größte Bedrohung für den Rotwolf die begrenzte genetische Vielfalt, die aus dem Engpass der Population während ihres rapiden Rückgangs resultiert. Die Technologie und das Verständnis, die im Rahmen des Colossal-Projekts zum roten "Geisterwolf" entwickelt wurden, haben nun zusätzliche genetische Vielfalt und Vorfahren des Rotwolfs erschlossen, die als Ressource für ein genetisches Rettungsprogramm für die Rotwolfpopulation dienen können.

"Die Ausrottungskrise ist ein massives, meist unbeachtetes und weltweit wachsendes Problem. Ich applaudiere Colossal dafür, dass sie mutige und innovative Schritte unternommen haben, um der Krise Einhalt zu gebieten und sie umzukehren, indem sie modernste genetische Techniken zur Unterstützung der Wiederansiedlungsbemühungen gefährdeter Arten entwickeln. Durch die Zusammenarbeit mit Dr. vonHoldt bei der Wiederansiedlung des Rotwolfs schafft Colossal die Möglichkeit, die genetische Vielfalt dieser Art zu erhöhen, die nur aufgrund einer in Gefangenschaft lebenden Population von gerade einmal 14 Tieren existiert. Die Perfektionierung von genomischen Werkzeugen zur Integration von 'Geisterallelen' von Kaniden der Golfküste würde die genetische Vielfalt des Rotwolfs erhöhen und Wissen für die Erholung anderer gefährdeter Arten wie der Bolson-Schildkröte schaffen, die durch begrenzte Verbreitungsgebiete und eine geringere genetische Vielfalt gefährdet sind" - Mike Phillips, Direktor des Turner Endangered Species Fund und Projektleiter für die Wiederansiedlung von Grauwölfen im Greater Yellowstone Ecosystem.

Vom Naturschutz zum Rewilding

Langfristiges Ziel von Colossal ist die Wiederauswilderung der Rotwölfe durch die derzeitigen Bemühungen um den Schutz in den USA in Zusammenarbeit mit der US-Regierung.

"Die erfolgreiche Wiederbelebung des Rotwolfs durch Colossal ist ein großer Erfolg für den Naturschutz", sagte Matt James, Chief Animal Officer von Colossal und Geschäftsführer der Colossal Foundation. "Die Technologien, die auf dem Weg zum Wolf entwickelt wurden, eröffnen bereits jetzt neue Möglichkeiten zur Rettung kritisch bedrohter Caniden. Die Entwicklung von weniger invasiven Probenahmeverfahren wie unserer EPC-Blutklonierungsplattform ermöglicht es der Naturschutzgemeinschaft, die Biobanking-Bemühungen für die vom Aussterben bedrohten Arten zu verstärken."

Die Mission von Colossal, das Aussterben von Arten zu verhindern, beinhaltet immer auch Pläne zur Wiederauswilderung von Arten, die mit ihnen in Verbindung stehen, in Übereinstimmung mit den globalen Erhaltungsbemühungen. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Auswilderung von Wölfen massive Auswirkungen auf die Faktoren haben kann, die den Klimawandel vorantreiben und die Artenvielfalt fördern. Inspiriert von den kühnen Bemühungen der US Fish and Wildlife, den Rotwolf vor dem Aussterben zu bewahren, hat Colossal technologische Plattformen geschaffen, um denjenigen, die sich für die Rettung des weltweit am stärksten gefährdeten Wolfs einsetzen, wichtige Werkzeuge zur Verfügung zu stellen.

"Die heutige Ankündigung des gefährdeten Wolfs ist ein aufregender wissenschaftlicher Schritt und zeigt die Macht und die Möglichkeiten der Gentechnologie", sagte Barney Long, Ph.D., Senior Director of Conservation Strategy bei Re:Wild. "Diese Technologien werden wahrscheinlich den Schutz der noch existierenden, stark gefährdeten Arten verändern, und wir freuen uns darauf, sie einzusetzen, um das Aussterben zu verhindern. Von der Wiederherstellung verlorener Gene in kleinen Inzuchtpopulationen bis hin zur Einbringung von Krankheitsresistenzen in gefährdete Arten - die von Colossal entwickelten Gentechnologien haben ein immenses Potenzial, die Erholung von Arten, die vom Aussterben bedroht sind, erheblich zu beschleunigen."

Colossal wird in den kommenden Monaten weitere Informationen über die Rettung des Rotwolfs und die Wiederansiedlung des Schattenwolfs bereitstellen, nachdem umfangreiche Machbarkeitsstudien durchgeführt und die Gesundheit und das Wohlergehen der neuen Arten überwacht und verfolgt wurden.

"Als jemand, der von Caniden fasziniert ist - ich habe über Kojoten und Wölfe geschrieben - ist der Gedanke, dass es wieder echte Wölfe geben könnte, für mich persönlich sehr aufregend, und ich glaube, dass es für viele Menschen aufregend sein wird. Eine Organisation wie Colossal ist für mich eines der Dinge, die mir Hoffnung geben. Wenn ich 100 Jahre in die Zukunft blicke, würde ich sagen, dass wir sehr wahrscheinlich wieder Tiere haben werden, von denen wir dachten, dass sie für immer verschwunden sind - so wie ich einmal dachte, dass ich niemals einen Wolf heulen hören würde... Das war etwas, von dem ich wirklich nicht dachte, dass ich die Chance haben würde, es zu erleben, und es wurde Wirklichkeit. Deshalb denke ich, dass wir mehr und mehr das erleben werden, was Henry David Thoreau in den 1850er Jahren beklagte - dass er nicht den ganzen Himmel und die ganze Erde erleben konnte. Und ich denke, das ist etwas, worauf wir uns freuen können." - Dan Flores, emeritierter A. B. Hammond-Professor für die Geschichte des amerikanischen Westens an der University of Montana-Missoula

Partnerschaften

Die Bemühungen um die Wiederbelebung des Schattenwolfs, die genetische Rettung des Rotwolfs und die innovativen Schutzprogramme für den Grauwolf wurden durch die Zusammenarbeit von Colossal mit einem breiten Spektrum von indigenen Gemeinschaften, Naturschutzorganisationen und wissenschaftlichen Experten ermöglicht. Wir sind der MHA Nation, dem Nez Perce Tribe, dem Karankawa Tribe of Texas, INDIGENOUS LED und der Wind River Tribal Buffalo Initiative zu tiefstem Dank verpflichtet, deren überliefertes Wissen und Erkenntnisse unsere Bemühungen geleitet haben. Colossal Biosciences und die Colossal Foundation danken auch den vielen Naturschutzorganisationen, deren Expertise und Leidenschaft diese Initiativen vorantreiben, darunter die American Wolf Foundation, Re:wild, Conservation Nation, Gulf Coast Canid Project, International Coexistence Network, Wolf Connection, Grizzly Systems und das Yellowstone Wolf Project.