Colossal ra mắt GenoMorph AI để xác định các mục tiêu chỉnh sửa gen ở chim dodo

Ngày 14 tháng 10 năm 2026, Colossal Biosciences ra mắt GenoMorph, một nền tảng trí tuệ nhân tạo được phát triển để xác định các mục tiêu chỉnh sửa gen ở những loài có dữ liệu hệ gen hạn chế. Công ty cho biết hệ thống đã xác định được khoảng 2.300 yếu tố DNA điều hòa tiềm năng có liên quan đến kích thước và hình dạng mỏ chim trong chương trình hồi sinh loài dodo đã tuyệt chủng của mình.

Công ty có trụ sở tại Dallas công bố nền tảng cùng với một loạt tiến bộ trong chương trình nghiên cứu các loài chim: bản lắp ráp hệ gen dodo được cải thiện đáng kể nhờ công nghệ từ dự án sói dire của công ty; mở rộng đàn bồ câu Nicobar; tạo ra các tế bào mầm nguyên thủy mới từ bồ câu Nicobar; lần đầu tiên ấp nở thành công các thể khảm gà mang tế bào gốc phôi; và phát triển hệ thống hạt nano lipid để đưa công cụ chỉnh sửa gen vào phôi chim. Colossal cho biết những năng lực này kết hợp với nhau tạo nên nền tảng về hệ gen, tế bào và sinh sản cần thiết để chuyển các đặc điểm dodo dự đoán được thành những chỉnh sửa đã được xác thực bằng thực nghiệm. Thông báo này tiếp nối các tiến bộ mà công ty báo cáo vào năm 2025 về tế bào mầm nguyên thủy ở chim bồ câu, gà thay thế được chỉnh sửa gen và hệ gen so sánh của các loài chim. Colossal, do doanh nhân Ben Lamm và nhà di truyền học George Church thành lập, tự nhận là công ty đầu tiên ứng dụng công nghệ CRISPR vào việc hồi sinh các loài đã tuyệt chủng.

Nền tảng GenoMorph

GenoMorph kết hợp hệ gen học so sánh, sinh học phát triển và hình thái học 3D độ phân giải cao để dự đoán những yếu tố điều hòa nào có thể hoạt động trong quá trình phát triển, đồng thời xác định các yếu tố gắn liền nhất với những khác biệt về hình dạng cơ thể. Khác với các gen mã hóa protein, vốn chứa chỉ dẫn để tạo nên một loài động vật, DNA điều hòa kiểm soát thời điểm, vị trí và mức độ các chỉ dẫn ấy được kích hoạt, qua đó định hình những đặc điểm như kích thước và cấu trúc hộp sọ, mỏ của chim.

Để xây dựng nền tảng, nhóm nghiên cứu chim của Colossal đã tạo ra thứ mà công ty gọi là bản đồ điều hòa ở chim, dựa trên hàng trăm mẫu thu thập từ gà, chim cút, vịt và chim bồ câu. Bộ dữ liệu bao quát sáu giai đoạn phát triển phôi và ba vùng trên khuôn mặt đang phát triển. Nhóm kết hợp dữ liệu này với hệ gen và số đo hộp sọ thu được từ ảnh chụp cắt lớp vi tính của hơn 70 loài chim, trong đó có bồ câu Nicobar, họ hàng còn sống gần nhất của chim dodo; các số đo được lập bản đồ bằng 541 mốc giải phẫu.

Khi được áp dụng vào chương trình dodo, phân tích này xác định 653 yếu tố điều hòa tiềm năng có liên quan đến kích thước mỏ và 1.698 yếu tố có liên quan đến độ dày và chiều rộng mỏ. Colossal cho biết các phát hiện này không chứng minh những yếu tố đó là nguyên nhân tạo nên các đặc điểm nói trên, mà chỉ cung cấp những mục tiêu được ưu tiên để thử nghiệm. Sau đó, các yếu tố được xác nhận là có ảnh hưởng đến sự phát triển sọ mặt có thể được xem xét để chỉnh sửa hệ gen chính xác ở bồ câu Nicobar.

“Hồi sinh loài đã tuyệt chủng vừa là bài toán dữ liệu, vừa là bài toán sinh học,” Ben Lamm, CEO kiêm đồng sáng lập Colossal, cho biết. Ông nói rằng do chỉ còn rất ít hệ gen dodo, công ty không thể dựa vào các phép so sánh ở cấp độ quần thể vốn có thể thực hiện với nhiều loài còn sống; thay vào đó, GenoMorph tìm hiểu cách DNA điều hòa định hình các loài chim hiện nay trước khi xác định những công tắc di truyền có thể đã góp phần tạo nên đặc điểm giải phẫu riêng biệt của dodo. Lamm mô tả nền tảng này là một phương pháp có thể áp dụng lặp lại cho các loài đã tuyệt chủng có hồ sơ hệ gen hạn chế tương tự.

Từ dự đoán đến xác thực bằng thực nghiệm

Theo công ty, các yếu tố tiềm năng đang được đưa vào các nghiên cứu xác thực chức năng; những yếu tố được xác nhận là có ảnh hưởng đến sự phát triển sọ mặt có thể được ưu tiên để chỉnh sửa chính xác hệ gen của bồ câu Nicobar. Giám đốc Khoa học Beth Shapiro cho biết các đặc điểm giải phẫu tiêu biểu của dodo hình thành từ những mạng lưới chỉ dẫn điều hòa khó diễn giải chỉ dựa trên DNA cổ đại. Bà nói thêm rằng việc kết hợp sự đa dạng phong phú của các loài chim còn sống với AI giúp GenoMorph ưu tiên những thay đổi điều hòa có khả năng cao nhất đã định hình dodo, rồi đưa chúng vào quy trình xác thực chức năng.

“Không thể huấn luyện AI trả lời một câu hỏi chính xác về phát triển chỉ bằng dữ liệu chung chung,” Anna Keyte, giám đốc chương trình các loài chim của Colossal, cho biết. Bà nói nhóm cần ghi nhận cách hoạt động điều hòa thay đổi giữa các loài, các giai đoạn phát triển và các vùng trên khuôn mặt; để xây dựng bộ dữ liệu, nhóm đã phải dành hơn một năm tập trung làm việc thực nghiệm.

Các kết quả sơ bộ đã được trình bày tại Hội nghị Nghiên cứu Gordon về Sọ mặt và cuộc họp thường niên năm 2026 của Hiệp hội Sinh học Phân tử và Tiến hóa. Một áp phích hội nghị do các nhà nghiên cứu của Colossal và cộng tác viên học thuật thực hiện trình bày chi tiết phương pháp nền tảng: một mạng nơ-ron tích chập được huấn luyện bằng dữ liệu về khả năng tiếp cận chất nhiễm sắc thu thập từ các mẫu phẫu tích sọ mặt của phôi bồ câu, gà, chim cút và vịt ở sáu giai đoạn phát triển, sau đó được dùng để dự đoán khả năng tiếp cận trên tập căn chỉnh gồm 363 loài chim. Áp phích báo cáo độ chính xác dự đoán trung bình, được đo bằng diện tích dưới đường cong ROC, đạt 0.863 trong cùng loài và 0.848 giữa các loài. Phân tích hồi quy phát sinh chủng loại giữa khả năng tiếp cận được dự đoán và số đo chiều dài mỏ lấy từ VertNet ở 363 loài cho thấy 210 trong số 293,686 vùng nhiễm sắc chất mở được kiểm tra có mối liên hệ đáng kể với chiều dài mỏ, với tỷ lệ phát hiện sai dưới 0.2; gene CACHD1 được xác định là một ứng viên hàng đầu. Áp phích cũng báo cáo rằng mức biểu hiện CACHD1 tăng cao ở các loài có mỏ dài trong suốt quá trình phát triển của mỏm trán-mũi, đồng thời một phân tích phiên mã riêng biệt xác định được 356 gene có động thái biểu hiện khác biệt giữa các loài có mỏ dài và mỏ ngắn.

Bộ gen chim dodo hoàn chỉnh hơn

Colossal cũng báo cáo tiến triển trong việc giải mã chính bộ gen chim dodo. DNA cổ đại còn tồn tại dưới dạng các đoạn ngắn, hư hại; các phương pháp lắp ráp thông thường sẽ đối chiếu những đoạn này với bộ gen tham chiếu của một loài còn sống — trong trường hợp này là bồ câu Nicobar — và có thể loại bỏ những đoạn quá khác biệt để căn chỉnh. Điều này có thể khiến bộ gen lắp ráp còn thiếu các đoạn và làm cho bộ gen được tái dựng thiên lệch về phía loài còn sống.

Phương pháp lắp ráp lặp đã được công ty công bố, phát triển trong khuôn khổ chương trình sói khổng lồ, sử dụng DNA dodo mới được căn chỉnh để cập nhật dần bộ gen tham chiếu. Nhờ đó, qua mỗi vòng tiếp nối, các đoạn trước đây chưa căn chỉnh được có thể lấp đầy những khoảng trống cho đến khi số trình tự mới thu hồi đạt trạng thái ổn định. Colossal báo cáo rằng hiện nay 95% các base trong bộ gen dodo của công ty có độ phủ ít nhất 5 lần, với độ phủ trung bình là 65 lần. Shapiro cho biết nhóm đang ở giai đoạn cuối của quá trình phân tích bộ gen dodo và sẽ công bố thêm sau khi bài báo về bộ gen được phản biện.

Mở rộng đàn, tế bào gốc và chỉnh sửa phôi

Colossal đã mở rộng đàn bồ câu Nicobar tại Texas lên 36 con sau khi các cặp chim đã hình thành sinh sản thành công. Trứng thu thập trong mùa sinh sản gần nhất được dùng để tạo ra tế bào mầm nguyên thủy của bồ câu Nicobar, loại tế bào cuối cùng phát triển thành tinh trùng và trứng. Colossal cho biết việc tạo lập các tế bào này là thiết yếu để thực hiện những chỉnh sửa hệ gen có thể di truyền và tạo ra các thế hệ chim tương lai mang những đặc điểm dodo được lựa chọn. Công ty cũng đang phát triển bộ gen bồ câu Nicobar hoàn chỉnh từ đầu mút đến đầu mút để cải thiện bản lắp ráp hiện có ở cấp độ nhiễm sắc thể; đồng thời dự định căn chỉnh lại dữ liệu trình tự mới được cung cấp của chim đơn độc Rodrigues, một họ hàng đã tuyệt chủng của dodo, với bộ gen tham chiếu được cải thiện nhằm tăng độ phủ và mức độ hoàn chỉnh.

Các nhà khoa học của công ty cũng đã cho nở những con gà khảm đầu tiên được tạo ra bằng một nền tảng mới dựa trên tế bào gốc phôi chim. Colossal cho biết kết quả này xác nhận các tế bào nuôi cấy vẫn giữ được tiềm năng phát triển để tích hợp vào phôi chủ và góp phần hình thành các mô của phôi. Hệ thống nuôi cấy đang được mở rộng sang bồ câu để thử nghiệm tế bào gốc đã chỉnh sửa trên bồ câu khảm, đánh giá các tác động dự đoán của chúng đối với kiểu hình trước khi thực hiện bất kỳ chỉnh sửa nào trên tế bào mầm nguyên thủy, qua đó thiết lập một nền tảng sàng lọc kiểu hình.

Cuối cùng, Colossal báo cáo đã phát triển một nền tảng phân phối hạt nano lipid đưa DNA, RNA và các công cụ chỉnh sửa gene CRISPR vào phôi chim đang phát triển, đồng thời cải thiện khả năng sống của phôi so với các phương pháp phân phối truyền thống. Trong các thí nghiệm của công ty, việc chỉnh sửa gene điều hòa sự phát triển của xương Runx2 tạo ra kiểu hình sọ mặt rõ rệt; hệ thống này đã được sử dụng trên phôi bồ câu đá và vịt. Colossal cho biết các nhà khoa học của công ty đang sử dụng nền tảng này để xác thực gần như theo thời gian thực các yếu tố điều hòa được GenoMorph xác định; những ứng viên triển vọng nhất đang được đưa vào tế bào mầm nguyên thủy của bồ câu Nicobar để phục vụ các nghiên cứu chỉnh sửa chính xác tiếp theo; và một bản thảo mô tả nền tảng đã được gửi đến máy chủ bản thảo trước phản biện bioRxiv.