Чому миші?
Звичайно, крім будинкових мишей (Mus musculus), вчені використовують в якості об'єктів для своїх експериментів найрізноманітніших тварин і навіть комах. Щури, кролики, морські свинки, як і миші - вкрай зручні для наукових цілей. При невеликих розмірах тіла у них інтенсивний обмін речовин, вони швидко ростуть, недовго виношують вагітність і вельми плідні. З гризунів любов'ю вчених також користуються морські свинки і хом'яки. Не настільки зручні по ряду параметрів, але теж затребувані в наукових лабораторіях мавпи, кішки, собаки, барани, осли, коні, свині, корови, а також деякі птахи - гуси, качки та кури. Жаби, рибки даніо і дрозофіли теж нерідко стають мимовільними учасниками експериментів.
Але миші - практично ідеальні лабораторні тварини. Їх організми добре досліджені, ДНК несе практично ті ж гени, що і наша, а тканини і органи дуже схожі з людськими.
Як вставити ген в миша?
Все, що відбувається в живому організмі, так чи інакше, є результатом наявності або відсутності в ньому певних білків. Синтез білків відбувається за «інструкції», закладеної в ДНК. За виробництво кожного білка відповідає свій ген.
Генна інженерія, що дозволяє конструювати живі організми, включаючи в них різні гени, активно розвивається з другої половини минулого століття. Технологія складається з декількох етапів:
- Потрібно отримати окремий ген - синтезувати його в пробірці.
- Отриманий ген треба вставити в вектор - кільцеву молекулу ДНК (плазміди) або безпечний вірус. з яким його можна буде відправити в клітку, призначену для модифікації.
- Вектор вводиться в запліднену яйцеклітину, в якій ДНК вбудовується в геном.
- Модифікована яйцеклітина поміщається в організм миші, що грає роль «сурогатної матері».
- На останньому етапі залишається відібрати з потомства тих мишей, у яких є необхідні ознаки, а значить, і потрібний ген в ДНК.
Ця схема може незначно варіювати, але зміст залишається тим самим. Залежно від наукових цілей, існують різні генно-інженерні методи. Можна «ноукатіровать», тобто видалити з генома певні гени. Для цього на місце правильного вставляють спеціальним чином змінений ген. А можна, навпаки, вставити в ДНК гени, яких там раніше не було. Вчені також нерідко вводять в ДНК різні маркери, щоб відстежувати роботу досліджуваних генів.
ГМ-миші і хвороби
Гарвардські миші, з яких починалася історія патентування генномодифікованих тварин, страждали від раку на замовлення вчених. Але в принципі мишей можна модифікувати під будь-які завдання. Наприклад, змусити їх хворіти людськими хворобами. Так, звичайні миші не знають, що таке поліомієліт, тому що у них немає рецепторів, що контактують з поліовірусом, що вражає людину. Але при необхідності в мишачу ДНК можна ввести ген, що кодує цей рецептор - і вчені отримають лінію мишей, які хворіють на поліомієліт, даючи можливість людству шукати методи боротьби з ним. Це, зокрема, означає, що таким чином можна також «налаштувати» імунну систему миші подібно людської - і вивчати різні хвороби, які звичайним мишам невідомі.
Мишей-носіїв певних генів можна з'єднувати один з одним, щоб отримати комбінацію ознак у однієї тварини. Таким чином вчені вивели лінію мишей з хворобою Альцгеймера. Вони схрестили мишей з двох ліній: у тварин з однієї лінії активно формувалися амілоїдні бляшки, а у мишей з іншої - відбувалася агрегація тау-білка. Утворені гібриди гарантовано мали хвороба Альцгеймера.
А в проекті, присвяченому вивченню ожиріння, головну роль грали ГМ-миші, що несуть у своїй ДНК додаткову копію гена FTO. Такі тварини важили на 10-20% більше мишей з нормальною кількістю генів. Існують також лінії мишей, які страждають від серцевої недостатності, або миші, організм яких не може виробляти той чи інший білок.
Генномодифіковані миші використовуються для вивчення таких недуг, як серцево-судинні захворювання, діабет, артрит, хвороба Паркінсона і навіть деякі розлади психіки - наркоманія, тривожність і ін. Миші також задіяні в експериментах в області старіння.
Топ-5 незвичайних ГМ-мишей
Іноді вченим в голову приходять зовсім несподівані ідеї по створенню генномодифікованих організмів і, зокрема, мишей. А іноді наука підносить несподівані сюрпризи.
Миші, що співають як птахи, вийшли у японських вчених випадково. Дослідники займалися так званим крос-розведенням ГМ-мишей. На той момент їм вже вдалося отримати тварин, схожих на таксу - з короткими хвостами і лапками. А потім замість очікуваних мишей-гігантів вийшли співаючі миші. Тепер ця лінія мишей використовується для вивчення еволюції мови.
І знову в ролі творців виступили японські дослідники. Цього разу вони видалили у мишей ген, що змушує їх відчувати страх від запаху кішки. Досить було позбавити мишей певних рецепторів, щоб ГМ-миші замість того, щоб зникнути при вигляді кішки, йшли з нею грати. Тепер вчені поглядають у бік солдатів і думають, як позбавити їх страху перед противником, не вдаючись до хімічних речовин, що викликають побічні ефекти.
Років 10 назад ЗМІ навперебій публікували повідомлення про супермишу, які в 7 разів активніше своїх звичайних побратимів. Стверджувалося, що в той час, як звичайна миша насилу долає за раз 200 м, генномодифіковані миші-супермени біжать без зупинки по 5 км. При цьому вони примудрялися є на 60% більше звичайних тварин, а мати вагу в 2 рази менше - мрія будь-якого спортсмена. А ще вони більше жили і довше розмножувалися, ніж це повинно було бути в нормі. Причиною цих сверхспособностей була суперекспрес гена PEPCK-C.
В організм цих тварин був введений ген, який кодує зелений флуоресцентний білок (GFP), в природі зустрічається у медузи Aequorea victoria. В даному випадку нічого екстраординарного не було зроблено. Миші стали одним з декількох видів тварин, яких вчені змусили світитися в ультрафіолетових променях. Крім них, в лабораторіях також з'явилися зелені фосфоресцирующие кролики, рибки даніо, свині і навіть гончаки.
Чи небезпечні генномодифіковані миші?
- Навіть якщо супермишу наздожене людини і прокусить йому палець, він не стане від цього суперменом. Впроваджені в організм експериментальної тварини гени передаються тільки його потомству стандартним, призначеним природою шляхом.
- Геномодифіковану світиться свиню можна з'їсти - і вона перетравиться в людському шлунку разом з усіма своїми модифікованими генами, розпавшись на компоненти - білки, жири і вуглеводи. І ніяких шансів на те, що шевелюра людини, з'їв таку тварину, засвітиться в темряві.
- В цілому, це означає, що генномодифіковані миші, як і будь-який ГМ-організм, безпечні, цікаві і вкрай корисні для людства.