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

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: