- Троицкий вариант — Наука - http://trv-science.ru -

Молочные мыши и лечебные козы

Нариман Баттулин, специалист по геномике стволовых клеток. (фото С. Ковалева)

Нариман Баттулин, специалист по геномике стволовых клеток. (фото С. Ковалева)

Мыши — не самые молочные животные. Одна мышка в среднем дает четыре капельки молока в день. Есть, конечно, и рекордсмены, удои с которых доходят до восьми капель! Но есть и те, с которых едва удается сцедить одну. Причем дело это очень непростое для «доярок» и неприятное для мышек (животных приходится доить под общим наркозом, используя слабый пневматический насос). И тем не менее, памятник лабораторной мыши не зря был установлен рядом с Институтом цитологии и генетики: иметь дело с маленькими, неприхотливыми, быстро растущими и легко размножающимися мышами ученым легче, чем с более молочными козами, а уж тем более коровами. Так что сотрудникам лаборатории генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН в своем пути от идеи нового лекарства, которое поможет восстановиться больным после химиотерапии, до коз, из молока которых это лекарство можно будет выделять, пришлось пройти и через мышиную стадию.

Целью новосибирских ученых было создание колониестимулирующих факторов (гранулоцитарный ко-лониестимулирующего фактора и гранулоцито-макрофаго-колониестимулирующего фактора). Эти гормоны иногда называют кровеобразу-ющими факторами роста. Они играют необычайно важную роль в лечении онкобольных. Эти факторы не воздействуют непосредственно на опухолевые клетки, но они стимулируют деление стволовых клеток костного мозга. Именно эти белки влияют на создание в нашем теле белых кровяных телец (лейкоцитов), тромбоцитов и красных кровяных телец (эритроцитов).

Белки — это ключ к лечению многих болезней. Причем если мы будем создавать лекарство для людей на основе белка человека, то оно не будет вызывать аллергий, привыкания и т.д. Встает вопрос о том, как производить белок человека. Самый простой вариант, который пришел в голову медикам уже очень давно, — добывать эти белки из донорской крови. Лекарства, полученные таким образом, очень дороги, для их производства требуется огромное количество крови. Другой вариант- заставить производить человеческие белки те организмы, которым в обычной жизни это несвойственно. Например, 90% инсулина, столь необходимого больным сахарным диабетом, производится сегодня благодаря генетически модифицированным микроорганизмам. В геном бактерий встраивается участок человеческого гена, отвечающий за производство конкретного белка. Инсулин имеет достаточно простую пространственную структуру, и его создание под силу бактериям. К сожалению, большинство белков, в которых нуждается современная медицина, гораздо сложней. Бактерии послушно выполняют вшитую в их гены информацию о белке, но не умеют правильно модифицировать получившуюся белковую молекулу, поэтому белки, наработанные в бактериях, отличаются от человеческих.

Неудивительно, что ученые вновь обратили свои взоры к млекопитающим. Они предложили создать молочные биореакторы: промоторы-«пусковые ключи» генов молочного скота (коров, коз, овец), работающие только в молочных железах этих животных, — «пришить» к генам, ответственных за синтез нужных нам белков человека. Молочные железы относятся к железам внешней секреции, а значит, даже самые активные белки, которые там производятся, не будут влиять на дающее молоко животное. Важно и очень сложно создать такую конструкцию, чтобы она не имела эктопической экспрессии, то есть белок производился только в молочной железе. «На жаргоне генетиков это называется «следить, чтобы промотор не потек», — говорит Нариман Баттулин, заведующий сектором геномики стволовых клеток. Так что мою работу в этом проекте можно сравнить с работой сантехника, который следит, чтоб не текло где не надо, и с работой геолога, который определяет местоположение и влияние окружающего ландшафта».

«Мы создали пять конструкций с разной длиной промотора и проверили их на мышах, потому что это дешевле и доступней, — объясняет руководитель проекта Ирина Серова. — Из пяти конструкций подошла только одна (как ни странно, с самым длинным промотором) -белок выделялся только молочной железой и только в период лактации. Первые конструкции мы создавали на основе гена коровы, но потом появилась возможность использовать гены козы. Таким образом, регуляторная область гена α-S1-казеина козы была соединена с полноразмерными генами гранулоцит-колониестимулирующего или гранулоцит-макрофаг колониестимулирующего факторов человека».

Бразильская трансгенная коза Камила. (фото И. Серовой)

Бразильская трансгенная коза Камила. (фото И. Серовой)

Сложный процесс создания конструкций на жаргоне генетиков называют «варкой». Варкой конструкции для этого эксперимента занимался генный инженер Геннадий Дворянчиков. «Сейчас варка — процесс достаточно обыденный, у нас им занимаются даже студенты-старшекурсники. Но когда мы создавали конструкции, работа требовала большого таланта. Мы на генных инженеров смотрели тогда как на богов», — с улыбкой поясняют мои собеседники.

В шкафу рядом со столом кандидата биологических наук Ирины Серовой небольшая статуэтка козочки — где-то в Бразилии ходит точно такой же трансгенный живой оригинал. Ирина Александровна ставит статуэтку передо мной на стол и задумчиво проводит пальцем по холке: «Это наша Камила. Бразильцы- они, знаете ли, люди сентиментальные. Вот, специально скульптора пригласили, сделали статуэтку Камилы с натуры. Мы, когда наши козочки родились, стали на некоторое время звездами бразильского телевиденья, газет и журналов. Это были первые трансгенные животные, рожденные в Бразилии. Так что наши бразильские коллеги нам очень признательны — мы вывели не очень известный университет штата Се-ара на новый уровень».

«Почему бразильский, а не российский?» — спрашиваю я.

«У нас таких условий нет. У них наука ориентирована на сельское хозяйство. Нам, конечно, пришлось выполнить немало грантов, чтобы довести лабораторию до нужного уровня, но у них была основа и специалисты».

Лаборатория ИЦиГа не единственная искала для подобного проекта партнеров за рубежом. Другой известный российский проект (под руководством директора Трансгенбанка Института биологии гена РАН Игоря Гольдмана) с трансгенными козами, из молока которых добывают лакторферрин, запускали на белорусских животных.

Еще одна гордость бразильцев в том, что использовалась местная, бразильская порода коз. Ирина Серова признается, что изначально рассматривали вариант с более молочными швейцарскими козами. «Инъекция производится на стадии, когда мужская и женская клетки только-только слились. Но оказалось, что если у мышей цитоплазма прозрачна, то у коз, овец и свиней в клетке плавает очень много жировых капсул, и мы не знаем, куда колоть. Пришлось отбирать породу, у которой этого жирового вещества было меньше. Кроме того, яйцеклетки выбранной породы должны были быть устойчивы к мягкому центрифугированию (таким образом, жировые капсулы смещаются к одному полюсу клетки, открывая видимость)», — рассказывает о преимуществах бразильских коз Ирина Серова.

По сути, именно в этот волшебный момент зарождения новой жизни, когда сливаются материнские и отцовские гены, генетики «под шумок» и добавляют новые кусочки ДНК. Сказать заранее, куда именно встроятся эти кусочки, пока невозможно: могут встать в какой-то ген, могут между генами. Теоретические исследования того, куда именно встает конструкция, как на нее влияют оказавшиеся рядом гены, Нариман Баттулин и сравнил с работой геолога. В данной случае исследователям повезло: созданная конструкция оказалось очень устойчивой, независимо от места встраивания и количества встроенных копий количество белка экспрессировалось примерно одинаковое, эктопической экспрессии не наблюдалось.

Сейчас сибирские ученые доказали, что выделенный из молока трансгенных коз и мышей гранулоцит-колониестимулирующий фактор идентичен человеческому. Проверено его влияние на кроветворные клетки — предшественники пупо-винной крови человека. Чинью и Камила стали основателями двух линий трансгенных коз. У них уже родилось потомство, успешно унаследовавшее способность производить такой важный для кроветворения белок человека.

«А пить это молоко можно?» — не могу я удержаться от банального вопроса. «Зачем? — с недоумением отвечает вопросом на вопрос Нариман. — Хотя, думаю, ничего страшного не будет. Наш желудочно-кишечный тракт весьма успешно переваривает белки, и большинство из них в кровь не попадает». Но всё же новорожденных козлят Чинью и Камилы молоком выкармливали специальные козы — кормилицы. Тут уже вопрос не столько в безопасности молока, а в его цене и важности для других целей. 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи