Биологи из Южной Кореи рассказали об успешном получении клонированной линии собак, тела которых светятся зелёным при воздействии ультрафиолета и наличии в организме вещества-выключателя. Это маленькое чудо генной инженерии — не прихоть учёных, а модель, перспективная для медицинских исследований.
Группа генетиков под руководством Бёнчхуна Ли (Byeong-Chun Lee) из Национального университета Сеула (SNU) создала целую линию биглей с флуоресцентным трансгеном, работой которого можно произвольно управлять путём простого добавления препарата-переключателя в еду животного.
Дальнейшее развитие этого исследования, считают экспериментаторы, поможет в борьбе с заболеваниями человека, такими как болезни Альцгеймера и Паркинсона. «Есть 268 недугов, которые люди и собаки разделяют между собой. Создание собак, искусственно демонстрирующих такие симптомы, могло бы помочь в поиске методов лечения болезней, которым подвержены люди», — цитирует Reuters Бёнчхуна Ли.
И правда, ведь ген, вызывающий свечение собаки, в следующий раз может быть заменён геном, ответственным за какое-нибудь опасное заболевание. В то же время в плане моделирования болезней собаки ближе к людям, чем мыши, для которых процедуры внедрения трансгенов отработаны очень хорошо.
Речь не только об относительной близости генетики, рациона, картины протекания заболеваний. У крупных животных проще отбирать ткани и жидкости для анализа, с ними легче выполнять различные диагностические и лечебные процедуры, напоминают биологи. Но клонирование трансгенных животных крупного размера — сложная задача. Тем важнее достижение корейцев.
Их новая работа явилась развитием эксперимента, результаты которого были обнародованы в 2009 году. В тот раз Ли и его коллеги создали первых в мире трансгенных собак, светящихся красным. Однако ни техника передачи чужеродного гена тогда не была отшлифована, ни управлять его экспрессией по выбору учёные не могли.
Теперь же корейцы разработали вектор на основе ретровируса, содержащий как целевой трансген, так и набор «инструкций», позволяющих управлять этим геном извне. На этот раз в роли внедряемого в собаку кода выступал ген, отвечающий за синтез усовершенствованного зелёного флуоресцентного белка (enhanced green fluorescent protein — eGFP).
Учёные использовали вектор для вставки гена eGFP в фибробласты зародышей собаки, ядра которых были затем извлечены и перенесены в ооциты. Применялась техника передачи ядра соматической клетки (somatic cell nuclear transfer), аналогичная той, что позволила в том же Сеульском университете в 2005 году создать первую в мире клонированную собаку.
Эффективность всей процедуры по-прежнему осталась невысокой, но это характерно для всего клонирования в целом. Вначале у собак было взято 182 ооцита, из которых учёные получили 139 эмбрионов с трансгеном. 135 из них были пересажены девяти суррогатным матерям. Из них три забеременели и родили трёх щенков. Из этих трёх трансгенных малышей выжил один (двое из-за болезней не продержались и 10 дней). А дальше и началось самое интересное.
Счастливчиком оказалась самка по кличке Тхегон (Tegon), в документах фигурирующая как Tet-on eGFP 3. На снимке под заголовком она — один из двух показанных щенков (который именно, не отмечено). Там ей всего три дня от роду.
Собака Tet-on eGFP 3 не показывала зелёной флуоресценции ни сразу после рождения, ни позднее. Но только до тех пор, пока ей не начали давать заранее запрограммированный «выключатель». В его роли выступал антибиотик доксициклин, подмешиваемый в еду в низкой дозировке.
Авторы опыта рассказывают, что в течение двух недель введения препарата происходила экспрессия гена eGFP на очень высоком уровне, но она вернулась к очень низкому уровню через три недели после удаления доксициклина из рациона. Разница в яркости свечения составляла десятки раз.
Остальные три пары (слева направо): собака перед обработкой доксициклином, ген включён (2 недели эксперимента) и ген выключен (9-я неделя, доксициклин снова убран из еды). Вообще же у генетически изменённой псины флуоресцентное свечение наблюдалось по всему телу (фото Min Jung Kim et al./Genesis).
Создание Тхегон и произвольное управление её флуоресценцией (то есть фактически работой целевого трансгена), по словам Бёнчхуна, «открывают новые горизонты в генной инженерии и медицине».
Но ещё более многообещающим представляется тот факт, что Tet-on eGFP 3 благополучно выросла, не выказав никаких проблем со здоровьем, и принесла потомство, которому успешно передала ген eGFP и весь сопутствующий ему генетический «инструктаж».
Тхегон родила четырёх щенков (одного самца и трёх самок). У трёх из них различные методы секвенирования показали наличие гена зелёного флуоресцентного белка. Только у одной самки ген не идентифицировали.
И ген этот работал, точно как и было задумано. Давать антибиотик крохам биологи не стали, но у них взяли пробы клеток, которые культивировали в чашке Петри. Клетки исправно включали зелёную флуоресценцию в присутствии доксициклина в своей среде.
Получается, что внедрённый когда-то в исходную клетку клона «набор инструкций» стабильно закрепился в геноме этой линии биглей. Нужно ли объяснять, как возможность подобной передачи сконструированного кода по наследству удобна для целей моделирования заболеваний?
А как собственно переключатель устроен и как встроен. Вот где собака порылась. :)
www.violed.com.tw/UV%20LED%20LAMP.html
Ultraviolet LEDs in a range of wavelengths are becoming available on the market. Near-UV emitters at wavelengths around 375–395 nm are already cheap and often encountered, for example, as black light lamp replacements for inspection of anti-counterfeiting UV watermarks in some documents and paper currencies. Shorter wavelength diodes, while substantially more expensive, are commercially available for wavelengths down to 247 nm.
Доксицициклин при этом может быть спутником, «лакмусовой бумажкой» приема препарата.
Таким же способом можно проводить не только медицинские исследования, но так же изучать пищевые пристрастия и зависимости от диет на больших выборках животных.