Для геномики и медицины: новый виварий заработал в МГУ
Новый виварий открылся в Научно-исследовательском институте физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ. Площадь питомника ‒ 400 кв. м, что в 16 раз больше прежнего. Виварий специализируется на редактировании генома, что позволит вывести исследования в области геномики и медицины на новый уровень. Подробнее о его работе рассказало издание «Научная Россия».
Исследования в виварии ведутся на лабораторных мышах. Участки генома этих грызунов, кодирующие белки, сходятся с человеческими на 85%. Именно поэтому они так часто используются при изучении генетических особенностей и болезней человека.
Сейчас на базе вивария при поддержке Минобрнауки России реализуется проект «Создание биоресурсной коллекции мышей с направленно измененным геномом». В результате работы планируется получить эксклюзивный банк живых и сохраненных мышиных линий для исследований мирового уровня. Предполагается, что проект позволит сделать эксперименты с генетически модифицированными мышами более быстрыми, масштабными и упорядоченными. Это важный шаг для выведения отечественной науки на новый уровень.
Первое направление исследований в виварии посвящено изучению функций генов, о которых пока накоплено недостаточно знаний. Чтобы понять, за что отвечает тот или иной ген, ученые «отключают» его и смотрят, к каким изменениям это приведет. Вторая задача, играющая не менее важную роль, ‒ изучение генетических отклонений, приводящих к заболеваниям. Так как геномы людей имеют несколько миллионов отличий друг от друга, выяснить, какое именно «несовпадение» приводит к недугу, оказывается не так-то просто.
Сейчас в виварии около 50 линий генно-редактированных мышей. Линия ‒ это совокупность животных с одной и той же мутацией. Количество животных в одной такой группе зависит от целей конкретного исследования, но в среднем оно составляет несколько десятков.
Новый виварий устроен по самым высоким стандартам. В нем используется двухкоридорная система: загрязненные и чистые материалы полностью изолируются друг от друга. Таким образом лабораторных мышей защищают от нежелательных инфекций. Все многоразовые предметы (например, клетки) перед повторным применением стерилизуются в автоклаве, оборудование тщательно дезинфицируется.
В виварии представлены очень разные живые модели заболеваний. Например, ученые вывели мышей с ожирением для проекта, получившего поддержку Минобрнауки России. У этих лабораторных животных выведен из строя ген, связанный с лептином — веществом, ответственным за чувство насыщения. Такие мыши неконтролируемо потребляют пищу и выглядят заметно крупнее своих здоровых собратьев той же возрастной группы. Со временем у них развивается диабет. С помощью исследования ученые надеются подобрать лекарства или пищевые добавки, активирующие процесс «самоочищения» клеток (аутофагию), что должно способствовать снижению веса и улучшению самочувствия мышей (а в перспективе и людей) с лишним весом.
В виварии также проводятся совместные исследования с Медико-генетическим научным центром: здесь ученые в том числе анализируют мутацию, вызывающую проблемы с синтезом надпочечниковых стероидов. Результаты работы помогут в лечении детей, страдающих от этого заболевания. Нарушение стало новым для врачей и ученых, ранее оно не описывалось в исследовательских трудах, поэтому возникла необходимость установить генетические причины недуга.
Ученые ведут работу и в области онкологии. Здесь виварий сотрудничает с медиками из Санкт-Петербурга и Москвы. Проект получил финансирование Фонда перспективных исследований.
«Мы разработали модель, где у мышей редактируются не яйцеклетки, а соматические клетки (клетки тела), то есть изначально животное не мутантное. Мы научились использовать генетический редактор, чтобы имитировать процесс канцерогенеза в таком виде, как он, к сожалению, происходит у людей. Большинство опухолей возникают в результате мутаций наших соматических клеток, изначально не имевших отклонений. Мы научились вносить такие модификации избирательно, чтобы посмотреть, какие опухоли развиваются в результате различных мутаций. В будущем это может позволить подобрать персонализированную терапию раковых опухолей с использованием моделей мышей», ‒ сообщил директор НИИФХБ им. А.Н. Белозерского, доктор химических наук, член-корреспондент РАН П.В. Сергиев. На следующем этапе планируется использовать генетически отредактированных мышей для испытания противораковых вакцин в кооперации с клиническими центрами.
Ученые сотрудничают с Российским национальным исследовательским медицинским университетом им. Н.И. Пирогова и отечественными фармкомпаниями в области генетической терапии. Запланирована совместная работа с Университетом «Сириус».
В виварии также изучаются механизмы старения. Здесь внимание опять же сфокусировано на аутофагии ‒ процессе переработки внутриклеточных составляющих, вышедших из строя. Этот механизм также запускается при голоде ‒ упрощенно говоря, в отсутствие внешних ресурсов клетки разрушают свои менее нужные «комплектующие», чтобы «построить» что-то критически важное. Древнему человеку, который постоянно был в движении и голодал, аутофагия позволяла экономить на еде. У современных людей, ведущих малоподвижный образ жизни и не страдающих от нехватки питания, этот процесс может быть «заторможен». Результат ‒ недостаточно интенсивное самообновление клеток и изнашивание организма. Исследователи пробуют найти вещества, активирующие аутофагию, ‒ в дальнейшем они как раз должны быть испытаны на мышах.
Еще одно направление работы ‒ криоконсервация. «Линии, которые в данный момент не используются активно, мы консервируем в виде спермы. Это позволяет в дальнейшем с помощью in vitro-оплодотворения воскресить нужную линию и снова получить таких мышек в достаточном для эксперимента количестве», ‒ пояснил П.В. Сергиев.
Работа с модельными мышами позволит углубить изучение механизмов заболеваний и ускорить испытания новых методов терапии.
Корреспондент: Анастасия Жукова
На фото: Старший научный сотрудник НИИФХБ им. А.Н. Белозерского Ольга Александровна Аверина показывает мышь с ожирением, вызванным мутацией. Фото: Елена Либрик / «Научная Россия»