Нокаутные мыши: ГМО мыши, из которых учёные «выбили» ДНК. Благодаря им мы больше знаем о наших болезнях и зависимостях

Играть в вышибалы все биологи мира начали с подачи трёх учёных мужей — Мартина Эванса, Марио Капекки и Оливера Смитса. До начала их научной работы остальные исследователи смеялись над самой идеей создать химерное существо в условиях лаборатории, не говоря уже о селекции таких чудовищ и возможности использовать их для исследования чего-то глобального. Учёным отказывали в финансировании и советовали не тратить время зря.




Однако профессоры не сдались, и в 1989 году весь свет увидел первую генетически модифицированную или нокаутную мышь. Это произвело фурор практически во всех областях применения лабораторных зверей — умение искусственно изменить ДНК живого существа открывает поистине бесконечные возможности для испытаний. В 2003 году метод нокаута стали применять ещё и к крысам, что ещё больше раскрыло потенциалы метода.




Суть создания таких зверей состоит в изменении ДНК мышонка ещё на стадии зародыша. Учёные изобрели два способа создания таких химер. Первый — нокаут генов методом пронуклеарной инъекции. Для этого используют стволовые клетки. Стволовые клетки — это самые базальные (основные) единицы организма, они есть во всех зародышах многоклеточных организмов. Они способны превратиться в любую ткань тела и отвечают за регенерацию тканей и органов.




В случае с накаутированными мышами используют заранее изменённые стволовые клетки, в которых один определённый ген выбит, нокаутирован, выключен. Эти стволовые клетки вводят зародышам, после чего мышат подсаживают к их суррогатной матери. По мере развития эмбриона, ГМО-клетки встраиваются в клетки мышонка, случайным образом распределяясь по его будущему телу.




Так, в организме модифицированных мышей то тут, то там встречаются клетки с изменённым ДНК. И когда ГМОшные клетки встраиваются в половые органы мышей, те становятся потенциальными производителями линии ГМО-мышей. Скрещивая таких химер, учёные получают грызунов, что несут две копии выключенного гена. Они-то и являются «нокаутированными» мышами, именно с ними и проводят дальнейшие исследования.




Второй способ создания химер очень похож на первый и происходит почти также. Единственное различие — гены не просто нокаутируют, а замещают отключённые участки генома аналогичными кусочками из ДНК человека. Нет, в результате у хвостатых не вырастают людские части тела — просто некоторые процессы в их организмах становятся идентичными нашим.




Выключение генов нужно для двух вещей. Во-первых, для понимания, какие гены за что отвечают. Например, выключили учёные условный ген Х, а звери с двумя его копиями оглохли. Сразу понятно — ген Х отвечал за слух.

Вторая цель нокаута состоит в целенаправленном отключении работы уже известных генов. Это необходимо, если нужно изучить, например, рост опухолей или действие наркотических веществ — тогда учёные отключают участки генома, ответственные за регуляцию этих процессов. Так животные становятся предрасположены к той или иной болезни — от ожирения и рака до психических расстройств.




В результате своей колоссальной работы, в 2007 году учёные были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. А весь мир теперь имеет возможность на новом уровне изучать рак, болезни сердца, диабет, артрит, наркоманию, старение и болезнь Паркинсона. И всё благодаря нокаутным мышам!