Мыши-мутанты помогут вылечить онкологию и болезнь Альцгеймера

Ученые лаборатории трансгенеза НИИ нейронаук ННГУ им. Лобачевского научились создавать мышей-мутантов. Благодаря этой технологии эмбриологи смогут выращивать грызунов с любым необходимым для исследования генетическим заболеванием. О том, как ученые добились такого результата и стоит ли бояться появления мышей как в «Черепашках-ниндзя», специалисты ННГУ рассказали в беседе с редакцией сайта pravda-nn.ru.

ПОЛНОСТЬЮ ОТЕЧЕСТВЕННОЕ

Уже не одно десятилетие ученые со всего мира используют мышей в своих лабораторных исследованиях. Грызуны являются самыми удобными для этих целей: они небольшого размера, неприхотливы, быстро размножаются и имеют короткий срок беременности. Да и по стоимости обходятся намного дешевле остальных подопытных.

Сегодня ученые Университета Лобачевского моделируют на мышках различные наследственные заболевания и патологии: эпилепсию, болезни Паркинсона, Альцгеймера, ишемическую болезнь сердца, онкологию, гипоксию. Такие исследования необходимы для того, чтобы понять, как конкретно реагирует организм на то или иное заболевание и как оно развивается. Кроме того, на грызунах тестируют новые лекарства, чтобы впоследствии использовать их для человека.

Раньше лабораторных мышей, моделирующих такие заболевания, нижегородские ученые заказывали из-за рубежа. Само получение подобных грызунов – это сложный и часто непредсказуемый по времени процесс, обходится который в несколько миллионов рублей. Поэтому заказывать «готовых» животных и затем размножать их у себя в институте было проще и дешевле.

Из-за санкций такие поставки стали затруднительны. Тогда выращивать мышей в ННГУ начали своими силами.

ВСЕ КАК У ЛЮДЕЙ

Одно из актуальных исследований ННГУ – изучение врожденных заболеваний человека. Эту работу так же проводят на лабораторных мышах.

Конечно, подобных болезней у мышей не бывает. Поэтому им «внедряют» мутации – изменения в генах, связанные с конкретным заболеванием. Так, к примеру, были получены грызуны с болезнью Альцгеймера и врожденным иммунодефицитом. Такой процесс в научной среде называют трансгенезом, а мышей – трансгенными.

Как это происходит? По большей части ученые применяют те же методы, что и в человеческих репродуктивных технологиях, – это искусственное оплодотворение (или экстракорпоральное оплодотворение, ЭКО), которое происходит вне организма самки.

Для этого берется здоровая яйцеклетка, которая смешивается со сперматозоидами от подходящего самца-грызуна в лаборатории. Все это выглядит как небольшая капля, которую ученые рассматривают под микроскопом на специальном оборудовании.

После того, как яйцеклетка соединилась со сперматозоидом, начинается процесс оплодотворения. Он проходит уже в инкубаторе – в теплых и защищенных условиях – на протяжении трех часов.

Далее действия могут развиваться по двум сценариям. Если вносить изменения в геном (набор генов) животного не нужно, тогда получившийся эмбрион (оплодотворенная и начавшая делиться яйцеклетка) подсаживается в матку суррогатной матери. При человеческом ЭКО процесс тот же самый.

Если же «отредактировать» ген необходимо, тогда добавляется еще один этап. Для этого берется эмбрион и с помощью специальной иглы проводится инъекция. Аналогичный метод применяется и в ЭКО: например, когда пара не может завести детей из-за мужского бесплодия, эмбриологи доставляют сперматозоид внутрь яйцеклетки с помощью инъекции. Так же при создании мутантных мышей игла помещает внутрь клетки конструкт для редактирования ДНК – молекулы, в которой хранится вся генетическая информация.

Во время этого процесса ученые могут внести «сломанный» ген, т.е. ген с мутацией – например, отвечающей за развитие болезни Паркинсона или аутизм.

«Технология трансгенеза в первую очередь необходима для работы с генами. Мы имеем возможность с помощью этих технологий моделировать различные наследственные заболевания, которые есть у человека. Также мы можем проверить, является ли мутация в каком-то гене причиной патологии», – пояснила младший научный сотрудник НИИ нейронаук ННГУ Ангелина Кустова.

Только после этого отредактированные эмбрионы вновь идут в инкубатор и на второй или пятый день развития (возможны оба варианта) подсаживаются суррогатным мамам, которые их выносят в течение 18 – 21 дня, выкормят и вырастят как родных мышат. Как пояснили сотрудники лаборатории трансгенеза, приживаемость эмбриона составляет около 30%.

100% НАТУРАЛЬНОЕ

Отличить ГМО-мышат от настоящих практически невозможно. Как правило, они тоже имеют серую блестящую шерстку, четыре лапы, два уха и нормальные зубы. Однако если идет речь о внесении гена с конкретным наследственным заболеванием, то все будет зависеть от него. Так, если была добавлена мутация, отвечающая за эпилепсию, то мышь будет демонстрировать судороги. В свою очередь грызуны с болезнью Альцгеймера имеют плохую память и быстрее стареют, чем их сородичи. Все это выявляют на поведенческих тестах.

«Мне не нравится название «искусственно созданные». Мы же не можем назвать человеческих детей после ЭКО искусственными? В создании мутантных мышей всё «100% натуральное»: и половые клетки, и суррогатные мамы, и гены, которые мы вырезаем или добавляем. Когда мы говорим о мутантах, сразу в голове возникают картинки из «Черепашек Ниндзя», «Халка» и других продуктов массовой культуры. Однако на самом деле, если речь идёт о редактировании ДНК с помощью технологий трансгенеза, у мышей не вырастет вторая голова, они могут быть неотличимы от «обычной» мышки», — отметила Ангелина Кустова.

Как и обычные мышки, мутанты имеют шерсть разных цветов – черную, белую, коричневую. Есть среди них и лысые – так называемые «нюды» — специально созданные для изучения онкологии. Из-за сниженного иммунитета у них хорошо приживаются злокачественные опухоли.

ВКЛАД В МИРОВУЮ НАУКУ

Всего в Центре генетических коллекций лабораторных животных ННГУ насчитывается более 20 линий мышей-мутантов с различными патологиями. 15 из них – это животные с эпилепсией, остальные – с нарушениями походки (мыши линии «Кривильян»), болезнями Альцгеймера, Паркинсона, проблемами с корой головного мозга. С ними ученые ННГУ различных профилей проводят исследования, которые в будущем могут значительно улучшить жизнь и здоровье человечества.

«Наши исследования могут дать очень многое всему миру: всё, чем мы занимаемся, это вклад в общий фундамент знаний о патологиях мозга. Мы стали ещё одной лабораторией, которая может создавать новые мышиные модели, делиться этими технологиями с другими. Это позволит расширить генетический банк лабораторных животных, ускорить исследования генетических заболеваний. Мы надеемся, что теперь мутантные мыши для отечественных научных групп станут чуть более доступными. Новые мышиные модели станут частью биоресурсной коллекции РФ», — отметил руководитель НИИ нейронаук и Центра генетических коллекций лабораторных животных ННГУ Алексей Бабаев.

Лаборатория трансгенеза НИИ нейронаук ННГУ еще довольно молодая, работа в ней по развитию методов вспомогательных репродуктивных технологий проводится всего 2 – 3 года. Однако потенциал у лаборатории большой: сейчас здесь проводится несколько перспективных исследований патологий развития мозга, результатом которых станет создание мышей с этими заболеваниями. Это позволит не только расширить знания в области нейробиологии, но и найти новые гены, связанные с врожденной умственной отсталостью, эпилепсией и нейродегенеративными расстройствами.

«Работа с живыми объектами иногда непредсказуема, ты можешь всё сделать правильно, но это не всегда залог успеха. Есть и приятные моменты: наблюдать зарождение жизни «в пробирке», когда ты знаешь, что эта одинокая клеточка под микроскопом через 6 недель будет бегать, пищать и играть с собратьями — непередаваемое чувство», — заключила Ангелина Кустова.

Ранее на сайте pravda-nn.ru сообщалось, что нижегородский биолог рассказала, что значит быть молодым ученым.