Colossal představuje GenoMorph AI k identifikaci cílů genové editace u doda

Společnost Colossal Biosciences představila GenoMorph 14. října 2026, platformu umělé inteligence vyvinutou k identifikaci cílů genové editace u druhů, o nichž je k dispozici jen omezené množství genomických dat. Oznámila také, že systém v rámci programu společnosti zaměřeného na oživení vyhynulého doda identifikoval odhadem 2 300 kandidátních regulačních prvků DNA spojených s velikostí a tvarem ptačího zobáku.

Společnost se sídlem v Dallasu oznámila platformu spolu s řadou pokroků v rámci svého programu zaměřeného na ptáky: výrazně vylepšeným sestavením genomu doda, při němž využila technologii ze svého projektu s obřím vlkem, rozšířenou kolonií holubů nikobarských, nově získanými primordiálními zárodečnými buňkami holuba nikobarského, prvními vylíhlými chimérami kuřat s embryonálními kmenovými buňkami a systémem lipidových nanočástic pro dopravu nástrojů genové editace do ptačích embryí. Colossal uvedla, že tyto schopnosti společně vytvářejí genomický, buněčný a reprodukční základ potřebný k tomu, aby bylo možné předpokládané znaky doda převést na experimentálně ověřené úpravy. Oznámení navazuje na pokroky, které společnost ohlásila v roce 2025 v oblasti primordiálních zárodečných buněk holubů, geneticky upravených náhradních kuřat a srovnávacích ptačích genomů. Společnost Colossal, kterou založili podnikatel Ben Lamm a genetik George Church, se označuje za první společnost, která využívá technologii CRISPR k de-extinkci druhů.

Platforma GenoMorph

GenoMorph spojuje srovnávací genomiku, vývojovou biologii a vysoce přesné 3D morfologické údaje, aby předpověděl, které regulační prvky mohou být aktivní během vývoje, a určil ty, které nejvýrazněji souvisejí s rozdíly ve fyzické podobě. Na rozdíl od genů kódujících bílkoviny, které obsahují návod na vytvoření živočicha, regulační DNA řídí, kdy, kde a v jaké míře se tyto pokyny aktivují, a tím ovlivňuje znaky, jako je velikost a stavba ptačí lebky a zobáku.

Tým společnosti Colossal zaměřený na ptáky vytvořil pro vývoj platformy to, čemu říká atlas ptačích regulačních prvků. Vycházel přitom ze stovek vzorků odebraných kuřatům, křepelkám, kachnám a holubům, které pokrývaly šest stadií embryonálního vývoje a tři oblasti vyvíjejícího se obličeje. Tým tato data spojil s genomy a měřeními lebek odvozenými z CT snímků u více než 70 druhů ptáků, včetně holuba nikobarského, nejbližšího žijícího příbuzného doda. Anatomii zmapoval pomocí 541 anatomických orientačních bodů.

Analýza použitá v programu zaměřeném na doda identifikovala 653 kandidátních regulačních prvků souvisejících s velikostí zobáku a 1 698 prvků souvisejících s jeho tloušťkou a šířkou. Colossal uvedla, že tato zjištění nedokládají, že dané prvky tyto znaky způsobují, ale nabízejí přednostně vybrané cíle pro experimentální testování. Prvky, u nichž se potvrdí vliv na vývoj obličejové části lebky, pak mohou být zváženy pro přesnou editaci genomu holuba nikobarského.

„De-extinkce je stejně tak problémem práce s daty jako problémem biologie,“ uvedl Ben Lamm, generální ředitel a spoluzakladatel společnosti Colossal. Řekl, že protože se dochovalo jen velmi málo genomů doda, společnost se nemůže opřít o srovnání na úrovni populací, která jsou dostupná u mnoha žijících druhů. GenoMorph se místo toho učí, jak regulační DNA utváří žijící ptáky, a teprve poté identifikuje genetické přepínače, které mohly přispět k jedinečné anatomii doda. Lamm platformu popsal jako opakovatelný přístup použitelný u vyhynulých druhů s podobně omezenými genomickými záznamy.

Od předpovědi k experimentálnímu ověření

Kandidátní prvky vstupují do studií funkčního ověřování a ty, u nichž se potvrdí vliv na vývoj obličejové části lebky, mohou být upřednostněny pro přesnou editaci genomu holuba nikobarského, uvedla společnost. Hlavní vědecká ředitelka Beth Shapiro řekla, že charakteristická anatomie doda vznikla působením sítí regulačních pokynů, které lze jen obtížně vykládat pouze na základě starověké DNA. Dodala, že propojení široké rozmanitosti žijících ptáků s umělou inteligencí umožňuje platformě GenoMorph upřednostnit regulační změny, které se s největší pravděpodobností podílely na utváření doda, a posunout je k funkčnímu ověření.

„Umělou inteligenci nelze naučit odpovídat na přesnou vývojovou otázku pouze pomocí obecných dat,“ uvedla Anna Keyte, ředitelka společnosti Colossal pro ptačí druhy. Řekla, že tým potřeboval zachytit, jak se regulační aktivita mění napříč druhy, vývojovými stadii a oblastmi obličeje. Vytvoření souboru dat si podle ní vyžádalo více než rok cílené experimentální práce.

Předběžné výsledky byly prezentovány na Craniofacial Gordon Research Conference a na výročním setkání Society for Molecular Biology and Evolution v roce 2026. Konferenční poster, jehož autory jsou výzkumníci společnosti Colossal a akademičtí spolupracovníci, podrobně popisuje použitou metodu: konvoluční neuronovou síť natrénovanou na datech o přístupnosti chromatinu získaných z kraniofaciálních preparátů embryí holubů, kura domácího, křepelek a kachen v šesti vývojových stadiích, která byla následně použita k předpovědi přístupnosti u zarovnaných sekvencí 363 druhů ptáků. Poster uvádí průměrnou přesnost predikce, měřenou jako plochu pod křivkou ROC, 0,863 v rámci druhů a 0,848 mezi druhy. Fylogenetická regrese predikované přístupnosti ve vztahu k měřením délky zobáku získaným z databáze VertNet pro 363 druhů zjistila, že 210 z 293 686 testovaných oblastí otevřeného chromatinu významně souviselo s délkou zobáku při míře falešně pozitivních nálezů nižší než 0,2; jako jeden z hlavních kandidátů byl vyzdvižen gen CACHD1. Poster také uvádí, že exprese CACHD1 byla zvýšená u druhů s dlouhým zobákem po celou dobu vývoje frontonazálního výběžku a že samostatná transkriptomická analýza identifikovala 356 genů s druhově odlišnou dynamikou exprese mezi druhy s dlouhým a krátkým zobákem.

Úplnější genom doda

Colossal informovala také o pokroku v sekvenování samotného genomu doda. Starobylá DNA se zachovává v krátkých poškozených fragmentech a běžné metody skládání genomu tyto fragmenty zarovnávají vůči referenčnímu genomu žijícího druhu, v tomto případě holuba nikobarského; fragmenty příliš odlišné na zarovnání tak mohou být vyřazeny. Ve výsledném sestavení pak mohou vzniknout mezery a rekonstruovaný genom může být zkreslen ve prospěch žijícího druhu.

Publikovaná iterativní metoda skládání genomu společnosti, vyvinutá v rámci jejího programu zaměřeného na pravlka, využívá nově zarovnanou DNA doda k postupné aktualizaci referenčního genomu. Dříve nezarovnané fragmenty tak mohou při každém dalším kole zaplnit mezery, dokud počet nově získaných sekvencí nedosáhne plateau. Colossal uvedla, že u jejího genomu doda je nyní alespoň 95 % bází pokryto minimálně 5× a průměrné pokrytí činí 65×. Shapiro uvedla, že tým je v závěrečné fázi analýzy genomu doda a další výsledky zveřejní poté, co genomová studie projde recenzním řízením.

Rozšiřování kolonie, kmenové buňky a úpravy embryí

Colossal po úspěšném rozmnožení zavedených párů rozšířila svou texaskou kolonii holubů nikobarských na 36 jedinců. Z vajec odebraných během poslední rozmnožovací sezóny byly získány primordiální zárodečné buňky holuba nikobarského, z nichž se později vyvíjejí spermie a vajíčka. Společnost uvedla, že získání těchto buněk je zásadní pro vytvoření dědičných úprav genomu a pro odchov budoucích generací ptáků s vybranými znaky doda. Společnost také vyvíjí úplný genom holuba nikobarského od telomery k telomeře, který má zdokonalit stávající sestavení na úrovni chromozomů. Plánuje rovněž nově dostupná sekvenční data rodrigueského solitéra, vyhynulého příbuzného doda, znovu zarovnat vůči vylepšenému referenčnímu genomu, aby zvýšila jeho pokrytí a úplnost.

Vědci společnosti také vylíhli první chimérická kuřata vytvořená pomocí nové platformy založené na embryonálních kmenových buňkách ptáků. Podle Colossal to potvrzuje, že kultivované buňky si zachovávají vývojový potenciál integrovat se do hostitelského embrya a přispívat k tvorbě jeho tkání. Kultivační systém se rozšiřuje na holuby, aby bylo možné testovat upravené kmenové buňky v chimérických holubech a ověřit jejich předpokládané účinky na fenotyp ještě před provedením jakýchkoli úprav primordiálních zárodečných buněk. Tím vznikne platforma pro fenotypový screening.

Colossal nakonec informovala o vývoji platformy pro doručování lipidových nanočástic, která do vyvíjejících se ptačích embryí vnáší DNA, RNA a nástroje pro úpravu genů CRISPR a zároveň ve srovnání s tradičními metodami zvyšuje životaschopnost embryí. V experimentech společnosti vedla úprava regulátoru vývoje kostí Runx2 k jasně patrnému kraniofaciálnímu fenotypu; systém byl použit u embryí holuba skalního a kachny. Colossal uvedla, že její vědci platformu využívají k ověřování regulačních prvků identifikovaných systémem GenoMorph téměř v reálném čase, že nejslibnější kandidátní prvky zavádějí do primordiálních zárodečných buněk holuba nikobarského pro další studie přesných úprav a že rukopis popisující tuto platformu byl předložen na preprintový server bioRxiv.