Генетически модифицированные крысы с человеческими болезнями
В течение более чем двух десятилетий мыши были единственным млекопитающим, генетически модифицированные линии которого широко использовались в качестве моделей различных заболеваний и признаков человека при проведении биомедицинских исследований.
Несмотря на огромную пользу мышиных моделей, в научной среде назрела необходимость использования в качестве экспериментальных моделей других, более сложных животных, например, крыс. Недавно исследователи получили первую линию крыс с моделированной болезнью Альцгеймера. А в статье «Generating knockout rats by transposon mutagenesis in spermatogonial stem cells», опубликованной в июньском номере журнала Nature Methods, ученые Юго-Западного медицинского центра университета Техаса, работающие под руководством доктора Кента Хамра (Kent Hamra), детально описали создание еще 35 линий генетически модифицированных крыс, генотип каждой из которых несет специфическую мутацию. Более половины из несущих мутации генов ассоциированы с биологическими процессами, участвующими в патогенезе различных заболеваний человека, в том числе рака, диабета, болезни Альцгеймера, нарушений сердечного ритма и психических расстройств.
По словам доктора Хамра, легкий, надежный и доступный метод создания генетически модифицированных крыс предоставляет огромные преимущества даже небольшим, ограниченным в ресурсах лабораториям, занимающимся биомедицинскими исследованиями. По сравнению с мышами, крысы крупнее и обладают более развитым интеллектом и сложными поведенческими навыками. Во многих случаях они больше подходят для проведения биохимических, фармакологических и физиологических исследований.
Одним из ключевых подходов нового метода является разработанная авторами пять лет назад методика предотвращения дифференцировки клеток-предшественников сперматозоидов в зрелые половые клетки. Исследователи научились культивировать в лабораторных условиях линии и генетически модифицировать такие клетки. После этого они создали клеточные линии, несущие необходимые им мутации, и внедрили их в семенные железы стерильных самцов крыс. В результате в организме животных продуцировались генетически измененные сперматозоиды, оплодотворение с помощью которых позволило получать потомков с определенными мутациями.
Вторым секретом успеха стал разработанный коллегами из берлинского Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка метод инициации мутаций в заданных регионах ДНК млекопитающих. В основе этого метода лежит использование транспозонов – сегментов ДНК, которые при введении в геном начинают хаотически перемещаться, создавая мутации по всей траектории своего движения.
Немецкие исследователи научились четко контролировать место и характер мутаций, создаваемых транспозоном в конкретном геноме. Например, транспозон можно запрограммировать на создание мутаций исключительно в регионе генома, содержащем, по мнению ученых, ассоциированные с заболеванием гены.
Кроме создания линий животных, доктор Хамра и его коллеги используют метод транспозонного мутирования для создания библиотек стволовых клеток, несущих различные мутации. В настоящее время они хранят в жидком азоте около 100 таких клеточных линий.
Благодаря тому, что семенные железы одной крысы могут обеспечить продукцию сперматозоидов из тысяч индивидуальных стволовых клеток, а также благодаря высокой плодовитости крыс такие библиотеки открывают новые экономические стратегии высокопроизводительного скрининга мутагенеза у крыс.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UT Southwestern Medical Center: UT Southwestern researchers use novel sperm stem-cell technique to produce genetically modified rats.
31.05.2010