Фармацевтические фабрики на бразильской ферме
Молочные мыши и лечебные козы
Юлия Чёрная, «Троицкий вариант» № 13-2014
Мыши – не самые молочные животные. Одна мышка в среднем дает четыре капельки молока в день. Есть, конечно, и рекордсмены, удои с которых доходят до восьми капель! Но есть и те, с которых едва удается сцедить одну. Причем дело это очень непростое для «доярок» и неприятное для мышек (животных приходится доить под общим наркозом, используя слабый пневматический насос). Тем не менее, памятник лабораторной мыши не зря был установлен рядом с Институтом цитологии и генетики: иметь дело с маленькими, неприхотливыми, быстро растущими и легко размножающимися мышами ученым легче, чем с более молочными козами, а уж тем более коровами. Так что сотрудникам лаборатории генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН в своем пути от идеи нового лекарства, которое поможет восстановиться больным после химиотерапии, до коз, из молока которых это лекарство можно будет выделять, пришлось пройти и через мышиную стадию.
Целью новосибирских ученых было создание колониестимулирующих факторов (гранулоцитарного колониестимулирующего фактора и гранулоцито-макрофаго-колониестимулирующего фактора). Эти гормоны иногда называют кровеобразующими факторами роста. Они играют необычайно важную роль в лечении онкобольных. Эти факторы не воздействуют непосредственно на опухолевые клетки, но они стимулируют деление стволовых клеток костного мозга. Именно эти белки влияют на создание в нашем теле белых кровяных телец (лейкоцитов), тромбоцитов и красных кровяных телец (эритроцитов).
Белки – это ключ к лечению многих болезней. Причем если мы будем создавать лекарство для людей на основе белка человека, то оно не будет вызывать аллергий, привыкания и т.д. Встает вопрос о том, как производить белок человека. Самый простой вариант, который пришел в голову медикам уже очень давно, – добывать эти белки из донорской крови. Лекарства, полученные таким образом, очень дороги, для их производства требуется огромное количество крови. Другой вариант – заставить производить человеческие белки те организмы, которым в обычной жизни это несвойственно. Например, 90% инсулина, столь необходимого больным сахарным диабетом, производится сегодня благодаря генетически модифицированным микроорганизмам. В геном бактерий встраивается участок человеческого гена, отвечающий за производство конкретного белка. Инсулин имеет достаточно простую пространственную структуру, и его создание под силу бактериям. К сожалению, большинство белков, в которых нуждается современная медицина, гораздо сложней. Бактерии послушно выполняют вшитую в их гены информацию о белке, но не умеют правильно модифицировать получившуюся белковую молекулу, поэтому белки, наработанные в бактериях, отличаются от человеческих.
Неудивительно, что ученые вновь обратили свои взоры к млекопитающим. Они предложили создать молочные биореакторы: промоторы – «пусковые ключи» генов молочного скота (коров, коз, овец), работающие только в молочных железах этих животных, – «пришить» к генам, ответственных за синтез нужных нам белков человека. Молочные железы относятся к железам внешней секреции, а значит, даже самые активные белки, которые там производятся, не будут влиять на дающее молоко животное. Важно и очень сложно создать такую конструкцию, чтобы она не имела эктопической экспрессии, то есть белок производился только в молочной железе. «На жаргоне генетиков это называется «следить, чтобы промотор не потек», – говорит Нариман Баттулин, заведующий сектором геномики стволовых клеток. Так что мою работу в этом проекте можно сравнить с работой сантехника, который следит, чтоб не текло где не надо, и с работой геолога, который определяет местоположение и влияние окружающего ландшафта».
«Мы создали пять конструкций с разной длиной промотора и проверили их на мышах, потому что это дешевле и доступней, – объясняет руководитель проекта Ирина Серова. – Из пяти конструкций подошла только одна (как ни странно, с самым длинным промотором) – белок выделялся только молочной железой и только в период лактации. Первые конструкции мы создавали на основе гена коровы, но потом появилась возможность использовать гены козы. Таким образом, регуляторная область гена альфа-S1-казеина козы была соединена с полноразмерными генами гранулоцит-колониестимулирующего или гранулоцит-макрофаг колониестимулирующего факторов человека».
Сложный процесс создания генных конструкций на жаргоне генетиков называют «варкой». Варкой конструкции для этого эксперимента занимался генный инженер Геннадий Дворянчиков. «Сейчас варка – процесс достаточно обыденный, у нас им занимаются даже студенты-старшекурсники. Но когда мы создавали конструкции, работа требовала большого таланта. Мы на генных инженеров смотрели тогда как на богов», – с улыбкой поясняют мои собеседники.
В шкафу рядом со столом кандидата биологических наук Ирины Серовой небольшая статуэтка козочки – где-то в Бразилии ходит точно такой же трансгенный живой оригинал. Ирина Александровна ставит статуэтку передо мной на стол и задумчиво проводит пальцем по холке: «Это наша Камила. Бразильцы – они, знаете ли, люди сентиментальные. Вот, специально скульптора пригласили, сделали статуэтку Камилы с натуры. Мы, когда наши козочки родились, стали на некоторое время звездами бразильского телевиденья, газет и журналов. Это были первые трансгенные животные, рожденные в Бразилии. Так что наши бразильские коллеги нам очень признательны – мы вывели не очень известный университет штата Сеара на новый уровень».
«Почему бразильский, а не российский?» – спрашиваю я.
«У нас таких условий нет. У них наука ориентирована на сельское хозяйство. Нам, конечно, пришлось выполнить немало грантов, чтобы довести лабораторию до нужного уровня, но у них была основа и специалисты».
Лаборатория ИЦиГа не единственная искала для подобного проекта партнеров за рубежом. Другой известный российский проект (под руководством директора Трансгенбанка Института биологии гена РАН Игоря Гольдмана) с трансгенными козами, из молока которых добывают лакторферрин, запускали на белорусских животных.
Еще одна гордость бразильцев в том, что использовалась местная, бразильская порода коз. Ирина Серова признается, что изначально рассматривали вариант с более молочными швейцарскими козами.
«Инъекция производится на стадии, когда мужская и женская клетки только-только слились. Но оказалось, что если у мышей цитоплазма прозрачна, то у коз, овец и свиней в клетке плавает очень много жировых капсул, и мы не знаем, куда колоть. Пришлось отбирать породу, у которой этого жирового вещества было меньше. Кроме того, яйцеклетки выбранной породы должны были быть устойчивы к мягкому центрифугированию (таким образом, жировые капсулы смещаются к одному полюсу клетки, открывая видимость)», – рассказывает о преимуществах бразильских коз Ирина Серова.
По сути, именно в этот волшебный момент зарождения новой жизни, когда сливаются материнские и отцовские гены, генетики «под шумок» и добавляют новые кусочки ДНК. Сказать заранее, куда именно встроятся эти кусочки, пока невозможно: могут встать в какой-то ген, могут между генами. Теоретические исследования того, куда именно встает конструкция, как на нее влияют оказавшиеся рядом гены, Нариман Баттулин и сравнил с работой геолога. В данной случае исследователям повезло: созданная конструкция оказалось очень устойчивой, независимо от места встраивания и количества встроенных копий количество белка экспрессировалось примерно одинаковое, эктопической экспрессии не наблюдалось.
Сейчас сибирские ученые доказали, что выделенный из молока трансгенных коз и мышей гранулоцит-колониестимулирующий фактор идентичен человеческому. Проверено его влияние на кроветворные клетки – предшественники пуповинной крови человека. Чинью и Камила стали основателями двух линий трансгенных коз. У них уже родилось потомство, успешно унаследовавшее способность производить такой важный для кроветворения белок человека.
«А пить это молоко можно?» – не могу я удержаться от банального вопроса. «Зачем? – с недоумением отвечает вопросом на вопрос Нариман. – Хотя, думаю, ничего страшного не будет. Наш желудочно-кишечный тракт весьма успешно переваривает белки, и большинство из них в кровь не попадает». Но всё же новорожденных козлят Чинью и Камилы молоком выкармливали специальные козы – кормилицы. Тут уже вопрос не столько в безопасности молока, а в его цене и важности для других целей.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
10.07.2014