この「うんち動物園」は動物の糞から生細胞を収穫しています

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スザンナ・ウィリアムズ教授は、糞のサンプルを分析する日々を過ごす必要がないことを望んでいます。それは汚い仕事です。しかし、誰かがそれをしなければなりません。

生物多様性は急速に減少しており、野生生物の個体数が減少しています 平均73％ 1970年から2020年の間。ウィリアムズと英国のオックスフォード大学の彼女の小さなチームにとって、動物の糞には、保全主義者が野生生物をよりよく監視し、おそらく減少している集団を回復するのに役立つ答えが含まれています。

動物が排便すると、彼らは腸から生細胞を捨てました、そしてこれら 糞の外側にあることができる、と肥沃度と生殖健康の教授であるウィリアムズは言う。

生細胞にはDNAと遺伝的情報が含まれており、研究者が種の多様性を理解し、繁殖プログラムや保全の努力を知らせることができます。

通常、野生 動物は捕獲され、麻酔をかけて、小さな皮膚生検などの組織サンプルを服用する必要があります。さらに、多くの法律は研究目的でサンプルの採用を妨げます。英国とヨーロッパでは、個々の動物の健康に直接利益をもたらさない限り、組織サンプルを服用することは大幅に規制されています。 ウィリアムズは、遺伝的多様性に関する大量のデータをトリッキーにしていると述べています。

細胞分離のための方法を洗練して最適化することにより、ウィリアムズは細胞の品質を改善し、保護論者に生細胞サンプルを収集するための非侵襲的な方法を提供したいと考えています。これは、長期的には、生物バンキング、遺伝物質のリポジトリに貢献することができます。

「それは（組織からよりも）より良いサンプルを作るということではありません。それは間違いなくそうではありません。しかし、私は野生のスノーヒョウまで歩くことができません」とウィリアムズは言います。 「それらがうんちをしている場所を見つけた場合、カメラトラップを置いてサンプルを収集することができますが、それらの動物からサンプルを収集することはできません。」

大学の研究室で簡単にアクセスできるマウスのうんちから始めて、チームはスキャットを希釈して緊張させるさまざまな方法を実験しました できるだけ早く「できるだけきれいに」細胞を取得するために、新鮮さを維持します。

マウスのテクニックを改良した後、うんち動物園はより大きな目標である象の糞に照準を合わせました。ウィリアムズは、しばしば保全の取り組みの中心である種に取り組みたいと思っていましたが、その規模はいくつかの大きな問題を提示しました。

「マウスのうんちを使用すると、乾燥したペレットがほとんどありません。象では、基本的に持っている巨大なボーラスがあります。 両手。彼らは巨大です。それをどのように操作し、それがうんちと液体の海になることなくチューブ内のいくつかの細胞に変えますか？」ウィリアムズは説明します。

バイオバンキングの研究者であるRhiannon Bolton博士は、新鮮な象の糞へのアクセスを提供したチェスター動物園とのパートナーシップで、この挑戦を引き受けました。

「動物園では、彼らは糞便分析に非常に多くの仕事をしています。うんち内の微生物叢（微生物ガーニズム）またはホルモンを見ていることです」と、動物園の妊娠や出生率を監視するのに役立つボルトンは言います。

テクニックの改良 – その詳細は、ピアレビューされた論文で公開されるまで、ラップの下にしっかりと保持されています – は「非常に試行錯誤」されました。

「当初、まだ多くの破片がありましたが、今ではサンプルの中ではるかに少なくなっています」と彼女は付け加えます。

「私たちが開発したユニークなプロトコルは、簡単で費用対効果が高いため、大量に簡単に展開できます」と彼女は付け加えます。

チームは現在、生きている象の細胞を複数回隔離し、彼らの技術の信頼性を実証しているとウィリアムズは言います。そして、彼女は、研究が公開されると、技術が現場で展開できることを望んでいます。頻繁に保全主義者 追跡 フットプリント、毛皮、糞を介した動物。野生での収集の機会を提供できます。

「唯一の制限は、サンプルの新鮮さだと思います」とウィリアムズは言います。彼らが働いてきたすべての糞が動物園の制御された環境から来ているので、彼女は気象条件が糞の乾燥に影響を与える可能性があると推測します。 「それが太陽の下にあるなら、それは最高のものではないかもしれないので、あなたはそれが日陰にあるものであることを確認したいかもしれません」と彼女は付け加えます。

遺伝分析は、うんちの動物園の研究の可能な用途の1つにすぎません。また、人工授精のための胚を作成するために使用できる便から細胞を抽出する可能性もあります。

2006年、日本の科学者ヤマナカは、精子や卵細胞などの他の細胞タイプに「再プログラム」できることを発見しました。 2012年の生理学または医学のノーベル賞。科学者は、これらの再プログラムされた細胞を使用しています 誘導多能性幹細胞またはiPSCS、健康なマウスの子犬をうまく作成し、現在他の種を探索しています。

しかし、うんちから分離された細胞がバイオバンキングで有用になる前に克服すべきいくつかの障害があります、とウィリアムズは次のように述べています。

「この種のテクノロジーは、この動物の遺伝的パターンに関する重要な情報を提供すると思います。しかし、彼は細胞の品質がiPSCのために十分にきれいであり、糞便汚染が「」を変えるのではないかと心配していることに懐疑的です。エピジェネティックプロファイル」 – 環境要因が遺伝子の仕組みを変えると、胚を作るとき、彼は「私たちは最高の細胞から始めるべきです」と付け加えます。

現在、ほとんどのバイオバンキング堆積物は飼育動物から収集されています、とヒルデブラントは言います。獣医師は、動物が気分が悪くなったときに定期的に血液サンプルを採取し、バイオバンキングで使用できます。血液は皮膚生検よりも細胞を抽出するのは「はるかに困難」ですが、糞と比較して簡単です、と彼は言います。 法的な書類 これらを使用します サンプルは、多くの場合、抽出プロセス自体よりも障壁になります。

野生動物からの収集は、バイオバンキングコレクションの多様性を追加する可能性がありますが、ヒルデブラントは、サンプルを不適切にする可能性のある病気を含む多くの未知のものがあると言います。

彼の懐疑論にもかかわらず、ヒルデブラントはプロジェクトが結果をもたらすことを望んでいます。 「科学は新しいソリューションを提供できると思いますが、時には解決策がそれほど明白ではないことがあります」と彼は言います。

バイオバンキングでのこれらの細胞の使用は依然として長い道のりですが、ボルトンとウィリアムズは、うんち動物園が動物園と野生の両方で遺伝データを収集するための低コストのソリューションを提供できると信じています。

「私たちは絶対に驚くほど恐ろしい速度で生物多様性を失い、種が遺伝的に多様でない限り生き残りません」とボルトンは言います。 「非侵襲的なオプションを持つことは、その範囲を広げることができます。より多くのセルが収集され、より多くの多様性が保存されます。」

現在の野生生物と生態系の急速な損失は、「第6の大量絶滅。」動物集団はより小さくなり、他のグループから隔離されているため、近親交配が発生する可能性が高くなります 回復力が低い 病気や気候変動のような脅威に、そして否定的な特性が現れる可能性を高めます。

最近 メタ分析 遺伝的多様性が衰退していることを示しました 数百 分析された野生生物の3分の2に影響を与える種の。別の 勉強、DNAサンプルではなく統計分析を使用していたため、研究プールの種の58％が遺伝的多様性を維持するのに十分な集団を持っていないことがわかりました。

「より多くの遺伝的多様性により、動物の人口がより堅牢になり、病気に耐えることができます」とウィリアムズは言います。

ウィリアムズは、絶滅がより頻繁に発生するため、すべての種のテクノロジーの申請を見ています。