Мыши «конфетти» – модель для исследования происхождения разных типов клеток в организме
В рамках Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий национального проекта «Наука и университеты» в Центре высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины Института биологии гена Российской академии наук (ЦВРГТБ ИБГ РАН) проводятся исследования происхождения разных типов клеток в организме на основе модельных объектов – мышей «конфетти».
Эмбриональное развитие организма млекопитающих – один из самых интересных и популярных для изучения биологических процессов. Остается открытым вопрос о том, как происходит дифференцировка клеток на разных этапах эмбрионального развития, сколько типов клеток формируют зачатки органов, имеют ли они общего клеточного предка.
Современные генетические технологии позволяют «окольцевать» отдельные клетки в развивающемся организме, чтобы проследить их судьбу, наподобие того, как биологи, работающие с макрообъектами, окольцовывают птиц.
Обладающая аналогичным потенциалом модельная система на основе мышей «конфетти» была создана в ИБГ РАН. Для этого в геном мыши с помощью трансгенеза методом случайного встраивания ученые внесли генетическую конструкцию, состоящую из трех генов, кодирующих три разных флуоресцентных белка mOrange, EGFP и mKate. Последовательности этих генов были разделены специальными loxP-сайтами – генетическими последовательностями, которые узнает фермент Cre-рекомбиназа, осуществляющая специфическое разрезание и сшивку молекулы ДНК. Итогом работы Cre-рекомбиназы является то, что в каждой клетке организма из генов трех флуоресцентных белков случайным образом остается только один или два, таким образом, каждая клетка и ее потомки приобретают индивидуальную флуоресцентную метку. Модельная система позволяет включать экспрессию Cre-рекомбиназы в заданный момент времени, то есть промаркировать клетки организма на определенном этапе развития.
Примеры применения созданной модельной системы приведены на рисунках: с помощью конфокального микроскопа получены прижизненные изображения зачатков семенников и яичников на 15 день эмбрионального развития мыши. Видно, что оба зачатка формируют как минимум два разных клона клеток (на фото – красные и зеленые). Результаты могут быть использованы в ряде прикладных областей, например, в регенеративной медицине.
Центр высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины является частью проекта по созданию и развитию Центров геномных исследований мирового уровня в соответствии с постановлением правительства Российской Федерации от 30 апреля 2019 г. № 538 «О мерах государственной поддержки создания и развития научных центров мирового уровня». В Центре проводят геномные исследования и разработку генетических технологий на мировом уровне.
Источник: ФГБУН Институт биологии гена РАН