Colossal esittelee GenoMorph-tekoälyn dodon geenimuokkauksen kohteiden tunnistamiseen

Colossal Biosciences esitteli GenoMorphin 14. lokakuuta 2026. Se on tekoälyalusta, joka on kehitetty tunnistamaan geenimuokkauksen kohteita lajeista, joiden genomitietoja on rajallisesti. Yhtiö kertoi järjestelmän tunnistaneen arviolta 2 300 mahdollista säätely-DNA-elementtiä, jotka liittyvät lintujen nokan kokoon ja muotoon yhtiön dodon palauttamiseen sukupuutosta tähtäävässä hankkeessa.

Dallasissa toimiva yhtiö julkisti alustan samalla, kun se kertoi edistysaskelista lintuhankkeissaan: dodon genomikokoonpanoa on parannettu huomattavasti hirmususihankkeessa kehitetyn teknologian avulla, nikobaarinkyyhkyjen siirtokuntaa on laajennettu, nikobaarinkyyhkyistä on tuotettu uusia alkuitusoluja, kanan alkion kantasolukimeerit ovat kuoriutuneet ensimmäistä kertaa ja lintujen alkioihin tarkoitettujen geenimuokkaustyökalujen kuljettamiseen on kehitetty lipidinanohiukkasjärjestelmä. Colossalin mukaan nämä valmiudet tarjoavat yhdessä genomisen, solubiologisen ja lisääntymisbiologisen perustan, jota tarvitaan, jotta ennustetut dodon ominaisuudet voidaan muuttaa kokeellisesti vahvistetuiksi muokkauksiksi. Julkistus pohjautuu edistysaskeliin, joista yhtiö kertoi vuonna 2025 nikobaarinkyyhkyjen alkuitusolujen, geenimuokattujen kanojen korvaajien ja lintujen vertailevien genomien tutkimuksessa. Yrittäjä Ben Lammin ja geneetikko George Churchin perustama Colossal kuvailee itseään ensimmäiseksi yhtiöksi, joka soveltaa CRISPR-teknologiaa lajien palauttamiseen sukupuutosta.

GenoMorph-alusta

GenoMorph yhdistää vertailevan genomiikan, kehitysbiologian ja tarkat kolmiulotteiset muotomittaukset ennustaakseen, mitkä säätelyelementit saattavat olla aktiivisia kehityksen aikana, ja tunnistaakseen niistä ne, jotka liittyvät vahvimmin fyysisen muodon eroihin. Eläimen rakentamiseen tarvittavat ohjeet sisältävistä proteiineja koodaavista geeneistä poiketen säätely-DNA ohjaa, milloin, missä ja kuinka voimakkaasti näitä ohjeita aktivoidaan. Näin se muovaa esimerkiksi linnun kallon ja nokan kokoa ja rakennetta.

Alustan rakentamiseksi Colossalin lintutiimi laati satojen kanoista, viiriäisistä, ankoista ja kyyhkyistä kerättyjen näytteiden pohjalta niin kutsumansa lintujen säätelyatlasin. Aineisto kattaa alkionkehityksen kuusi vaihetta ja kolme kehittyvän kasvojen alueen osaa. Tiimi yhdisti nämä tiedot yli 70 lintulajin genomeihin ja tietokonetomografiakuvista saatuihin kallomittauksiin. Lajeihin kuului myös nikobaarinkyyhky, dodon lähin elossa oleva sukulainen, ja kallot kartoitettiin 541 anatomisen kiintopisteen avulla.

Dodo-hankkeessa käytetty analyysi tunnisti 653 mahdollista säätelyelementtiä, jotka liittyvät nokan kokoon, sekä 1 698 elementtiä, jotka liittyvät nokan paksuuteen ja leveyteen. Colossalin mukaan tulokset eivät osoita, että nämä elementit aiheuttaisivat kyseiset ominaisuudet, vaan ne tarjoavat tärkeysjärjestykseen asetettuja kohteita kokeellista testausta varten. Kasvojen ja kallon kehitykseen vaikuttaviksi vahvistetut elementit voidaan tämän jälkeen ottaa harkittaviksi nikobaarinkyyhkyn tarkassa genomimuokkauksessa.

”Sukupuutosta palauttaminen on yhtä lailla dataongelma kuin biologinen ongelma”, sanoi Colossalin toimitusjohtaja ja toinen perustaja Ben Lamm. Hänen mukaansa säilyneitä dodon genomeja on niin vähän, ettei yhtiö voi tukeutua väestötason vertailuihin, joita on mahdollista tehdä monista nykyisin elävistä lajeista. Sen sijaan GenoMorph oppii, miten säätely-DNA muovaa nykyisten lintujen ominaisuuksia, ennen kuin se tunnistaa geneettiset kytkimet, jotka ovat saattaneet vaikuttaa dodon ainutlaatuiseen anatomiaan. Lamm kuvaili alustaa toistettavissa olevaksi menetelmäksi sellaisten sukupuuttoon kuolleiden lajien tutkimiseen, joiden genomitiedot ovat vastaavan rajallisia.

Ennusteista kokeelliseen varmentamiseen

Mahdollisia säätelyelementtejä tutkitaan parhaillaan niiden toiminnalliseksi varmentamiseksi, ja ne, joiden vahvistetaan vaikuttavan kasvojen ja kallon kehitykseen, voidaan asettaa etusijalle nikobaarinkyyhkyn genomin tarkassa muokkauksessa, yhtiö kertoi. Tiedevastaava Beth Shapiro sanoi, että dodon tunnusomainen anatomia kehittyi säätelyohjeiden verkostojen tuloksena ja että niitä on vaikea tulkita pelkästään muinaisesta DNA:sta. Hänen mukaansa elossa olevien lintujen monimuotoisuuden laaja hyödyntäminen yhdessä tekoälyn kanssa antaa GenoMorphille mahdollisuuden asettaa etusijalle ne säätelymuutokset, jotka todennäköisimmin muovasivat dodoa, ja siirtää ne toiminnalliseen varmennukseen.

”Tekoälyä ei voi kouluttaa vastaamaan täsmälliseen kehitykseen liittyvään kysymykseen pelkän yleisluontoisen aineiston avulla”, sanoi Colossalin lintulajien johtaja Anna Keyte. Hänen mukaansa tiimin oli tallennettava, miten säätelytoiminta muuttuu lajien, kehitysvaiheiden ja kasvojen eri alueiden välillä. Aineiston kokoaminen vaati yli vuoden kohdennettua kokeellista työtä.

Alustavia tuloksia on esitelty Craniofacial Gordon Research Conference -konferenssissa ja Society for Molecular Biology and Evolutionin vuoden 2026 vuosikokouksessa. Colossalin tutkijoiden ja akateemisten yhteistyökumppaneiden laatimassa konferenssijulisteessa kuvataan menetelmän perustana oleva lähestymistapa: konvoluutioneuroverkko koulutettiin kromatiinin saavutettavuutta koskevalla aineistolla, joka oli kerätty kyyhkyn, kanan, viiriäisen ja ankan alkioiden kallon ja kasvojen alueen dissektioista kuudessa kehitysvaiheessa. Tämän jälkeen verkkoa käytettiin saavutettavuuden ennustamiseen 363 lintulajin kohdistusaineistossa. Julisteessa ilmoitetaan, että keskimääräinen ennustetarkkuus ROC-käyrän alle jäävänä pinta-alana mitattuna oli lajinsisäisesti 0,863 ja lajien välillä 0,848. Ennustetun saavutettavuuden ja VertNetistä saatujen nokan pituusmittausten välinen fylogeneettinen regressioanalyysi 363 lajilla osoitti, että 210 testatusta 293 686 avoimen kromatiinin alueesta oli merkitsevästi yhteydessä nokan pituuteen, kun väärien löydösten osuus oli alle 0,2. CACHD1-geeni nostettiin esiin yhtenä tärkeimmistä ehdokasgeeneistä. Julisteessa kerrotaan myös, että CACHD1:n ilmentyminen oli voimakkaampaa pitkänokkaisilla lajeilla koko etunenäulokkeen kehityksen ajan ja että erillisessä transkriptomisessa analyysissä tunnistettiin 356 geeniä, joiden ilmentymisdynamiikka erosi pitkänokkaisten ja lyhytnokkaisten lajien välillä.

Dodon genomi entistä kattavammin

Colossal kertoi myös edistymisestä dodon genomin tutkimuksessa. Muinainen DNA säilyy lyhyinä, vaurioituneina fragmentteina, ja tavanomaisissa kokoamismenetelmissä nämä fragmentit kohdistetaan nykyisin elävän lajin vertailugenomiin, tässä tapauksessa nikobaarinkyyhkyn genomiin. Tällöin kohdistukseen liian paljon poikkeavat fragmentit voivat jäädä pois. Tämä voi jättää aukkoja koottuun genomiin ja vinouttaa rekonstruoitua genomia elävän lajin suuntaan.

Yhtiön julkaisemassa iteratiivisessa kokoamismenetelmässä, joka kehitettiin sen hirmususihankkeen yhteydessä, uudelleen kohdistettu dodo-DNA päivittää vertailugenomia vaiheittain. Näin aiemmin kohdistumattomat fragmentit voivat täyttää aukkoja jokaisella peräkkäisellä kierroksella, kunnes uusien sekvenssien määrä lakkaa kasvamasta. Colossalin mukaan sen dodo-genomin emäksistä 95 prosenttia on nyt sekvensoitu vähintään viisinkertaisella kattavuudella, ja keskimääräinen kattavuus on 65-kertainen. Shapiron mukaan tiimi analysoi dodo-genomia parhaillaan työn loppuvaiheessa, ja lisää tuloksia on luvassa, kun genomia käsittelevä artikkeli on käynyt läpi vertaisarvioinnin.

Pesimäkannan kasvu, kantasolut ja alkioiden muokkaaminen

Colossal kasvatti Texasissa sijaitsevan nikobaarinkyyhkykantansa 36 lintuun, kun aiemmin muodostetut parit lisääntyivät menestyksekkäästi. Viimeisimmällä pesimiskaudella kerätyistä munista eristettiin nikobaarinkyyhkyn alkuitusoluja eli soluja, joista kehittyy myöhemmin siittiöitä ja munasoluja. Colossalin mukaan näiden solujen tuottaminen on välttämätöntä periytyvien genomimuokkausten tekemiseksi ja tulevien, valittuja dodon ominaisuuksia kantavien lintusukupolvien tuottamiseksi. Yhtiö kehittää myös nikobaarinkyyhkyn telomeerista telomeeriin ulottuvaa genomia parantaakseen nykyistä kromosomitasoista koontia. Lisäksi se aikoo kohdistaa hiljattain saataville tulleet Rodriguesinsolitaire-sekvenssiaineistot parannettuun vertailugenomiin kattavuuden ja täydellisyyden lisäämiseksi. Rodriguesinsolitaire on dodon sukupuuttoon kuollut lähisukulainen.

Yhtiön tutkijat kuoriuttivat myös ensimmäiset kimeeriset kanat, jotka tuotettiin uudella linnun alkion kantasoluihin perustuvalla alustalla. Colossalin mukaan tämä vahvistaa, että viljellyt solut säilyttävät kehityspotentiaalinsa: ne voivat integroitua isäntäalkioon ja osallistua sen kudosten muodostumiseen. Viljelyjärjestelmää laajennetaan kyyhkysiin, jotta muokattujen kantasolujen ennustettuja vaikutuksia fenotyyppiin voidaan testata kimeerisissä kyyhkysissä ennen alkuitusolujen muokkaamista. Näin luodaan fenotyyppien seulonta-alusta.

Colossal kertoi lopuksi kehittäneensä lipidinanohiukkasiin perustuvan kuljetusalustan, jolla DNA:ta, RNA:ta ja CRISPR-geenimuokkaustyökaluja voidaan viedä kehittyviin linnunalkioihin. Alusta parantaa alkioiden elinkykyä perinteisiin kuljetusmenetelmiin verrattuna. Yhtiön kokeissa luuston kehitystä säätelevän Runx2-geenin muokkaus tuotti selvästi havaittavan kallon ja kasvojen alueen fenotyypin, ja järjestelmää on käytetty kesykyyhkyn ja ankan alkioissa. Colossalin mukaan sen tutkijat käyttävät alustaa GenoMorphin tunnistamien säätelyelementtien lähes reaaliaikaiseen validointiin. Vahvimpia ehdokkaita muokataan parhaillaan nikobaarinkyyhkyn alkuitusoluihin tarkempia geenimuokkaustutkimuksia varten, ja alustaa kuvaava käsikirjoitus on toimitettu bioRxiv-esijulkaisupalveluun.