Коли серце миші б’ється заради серця людини. Як і для чого я проводжу експерименти з тваринами

Саме лабораторним тваринам ми маємо бути вдячні за колосальний прогрес людства в розумінні природи раку, нейродегенеративних, серцево-судинних і багатьох інших хвороб.

Коли серце миші б’ється заради серця людини. Як і для чого я проводжу експерименти з тваринами
Це — ГМО-мишка з нокаутом гена бета-катеніну, яка готується до тренувань.

В Інституті молекулярної біології і генетики я вивчаю окремі гени та їхню роль у розвитку і функціонуванні серця. А допомагають мені в цьому ГМО-миші!

Чому це важливо? Одна з основних причин смертності й інвалідизації населення в усіх країнах — хвороби серцево-судинної системи. І хоч ми вже добре обізнані з тим, як функціонує серце, білих плям у цій сфері ще дуже багато. Такі розлади, як асистолія передсердь, дилатаційна та гіпертрофічна кардіоміопатія, прогресуюча серцева недостатність можуть виникнути та розвинутись через мутацію гена. Загалом наразі відомо про 200 генів, мутації яких спричиняють хвороби серця. Насправді їх більше.

Відкриття таких генів — результат багаторічної роботи вчених усього світу. Ми з групою науковців також причетні до цього. Наприклад, виявили, що формування серця після народження регулюють конкретні гени, як і пристосування серця до тривалого фізичного тренування.

Також під час експериментів із тваринами ми з’ясували, що “вимкнення” гена N-кадгерину в ембріональному серці є летальним. Такі організми гинуть ще в ембріогенезі, а їхні серця — недорозвинені. Після нашої роботи інші вчені виявили мутації цього гена у пацієнтів.

Крім того, ми з’ясували, що “вимкнення” у серці гена аЕ-катеніну є причиною передчасної смерті дослідних тварин через серцеву недостатність. І коли наші дані будуть перевірені на пацієнтах, то, найімовірніше, список “критичних серцевих генів” стане більшим ще на один.

/storage/2019/08/12/image/md_ku59_17-6.jpeg

Я — у культуральному боксі, де досліджують ізольовані клітини серця мишей. У моїх руках — автоматична груша і піпетка для забору рідинного матеріалу.

Чому саме миші? Вивчати роботу серця неможливо на простих організмах, таких, як риби, жаби, мухи. І тим більше, на червах чи бактеріях. Бо анатомічно ми і вони досить різні.

Кишенькові люди — так жартома вчені називають лабораторних мишей. Як і люди, миші — теплокровні, мають таку ж будову тіла: голова, чотири кінцівки, чотирикамерне серце, дві нирки тощо. А найважливіше — геном миші, як і людини, повністю розшифрований і подібний до нашого на 95%. Тому миші такі популярні в наукових лабораторіях. І саме вони мають стосунок до багатьох нобелівських та інших не менш поважних нагород у науковому світі.

Як створюють ГМО-мишей? Вперше ГМО-тварини з’явилися наприкінці 1980-х, спричинивши революцію в біології та медицині. А вчені, причетні до створення цієї технології, — Маріо Капеччі, Мартін Еванс та Олівер Смітіз, — у 2007 році здобули Нобелівську премію.

Нині на ГМО-мишах відтворено вже більш ніж 500 хвороб людини, зроблено нокаут понад 10 000 генів — це приблизно половина всього генома людини!

А з’являються ГМО-миші завдяки методам генної інженерії. Перш за все створюють копію фрагмента гена, який вивчатимуть. Її синтезують штучно спеціальними приладами, де послідовність нуклеотидів ДНК (так звані будівельні цеглинки ДНК) програмують науковці. Саме завдяки такому синтезу і є можливість вносити зміни в цю копію. Такі генетичні конструкції спершу напрацьовують у клітинах бактерій. Потім перевіряють на правильність і відповідність запланованому. Вдалі конструкції вбудовують у геном стовбурових клітин миші та проводять чимало скринінгів, щоби відібрати ті клітини, де ця конструкція вбудувалася і замінила початковий варіант гена.

Такі клітинки мікроін’єкціями вводять у бластоцисту (ранній ембріон) миші. Опісля бластоцисти підсаджують мишам — сурогатним мамам — і чекають першого покоління “химер”. Тіло їх буде складатися з клітин із різним генетичним матеріалом. Якісь тканини та органи утворяться від клітин бластоцисти — вони будуть такі, що не мають запланованих вченими змін. А якісь — із модифікованих стовбурових клітин, тож матимуть ці зміни. І завдання вчених — відбирати таких тварин, схрещувати та аналізувати знову і знову, доки не матимуть мишей, що містять внесені зміни у кожній клітинці.

/storage/2019/08/12/image/md_8Bd4_17-4-1.jpeg

Миші сплять на термостолику після операції. Їхні очі намащені бепантеном, аби уникнути додаткового переохолодження.

Щоб створити таких мишей, потрібно не менш як два-три роки копіткої роботи в інституті, що має сучасне обладнання та належне забезпечення, тобто не в Україні. І навіть на Заході не всі інститути чи університети витрачають на це час і кошти. Здебільшого, якщо потрібний нокаут уже існує, таких тварин просто купують. Науковий інститут у Бар-Гарборі (США) є своєрідним супермаркетом ГМО-тварин. Вартість однієї ГМО-мишки там — орієнтовно 200 — 300 доларів.

Що таке нокаут гена? Наші піддослідні — це тварини, геном яких змінено так, що ми маємо змогу нокаутувати, тобто змусити не працювати суто в серці, потрібний нам ген. Ми використовуємо спеціальних мишей, одні з яких у геномі містять штучно внесені ділянки (LoxP-сайти) довкола якогось екзона (це структурна одиниця) гена. Спарюємо їх з іншою лінією ГМО-мишей, які містять у геномі штучно вбудований ген фагової (фаги — це віруси мікробів) рекомбінази (фермент або білок, що може різати будь-яку ДНК включно у згаданих вище сайтах LoxP). У дітей таких мишей оця рекомбіназа проникає в ядро, розпізнає вбудовані там LoxP-сайти і вирізає шматок ДНК, що між ними. Після цього ген уже не працює.

Як ми експериментуємо з тваринами? Щоб вивчити, як саме серце пристосовується до фізичного навантаження, тренуємо мишей. Готуємо “басейн” із температурою води +36 — 37 градусів за Цельсієм, і наші піддослідні плавають у ньому. Спочатку — 5 хвилин. Кожного дня збільшуємо тривалість тренування на півтори хвилини, і так — 6 тижнів.

Спостерігаємо за інтенсивністю рухів тварин, занотовуємо, коли якась миша перестає плавати та просто лежить на воді. “Колегіально” оцінюємо за 5-бальною шкалою кожного плавця. Усе це важливо, найменшу деталь треба врахувати, бо цілком можливо, що ген, який вивчаємо, може позначитись на працездатності та витривалості серця.

Згодом ми перевіряємо інших особин — тих, які живуть сім’ями. Оглядаємо їх та оцінюємо візуально стан їхнього здоров’я, у разі потреби відсаджуємо вагітну самицю чи дітей, які вже підросли. Сім’ї мишей у нас — різні. Приміром, плем’ядро — це такі, де миші з нокаутом якогось гена не схрещувались з іншими ГМО-тваринами. Із них відбираємо гризунів для сімей іншого типу — там, де ми схрещуємо різні лінії тварин. Кількість сімей плануємо завчасно і лише для якогось конкретного досліду.

Діти ГМО-мишей, до речі, допомагають нам вивчати гіпертрофію серця, особливості його ембріонального розвитку чи вплив на нього ожиріння.

/storage/2019/08/12/image/md_gGqw_17-3.jpeg

Вживлюємо миші мініосмотичний насос, який підтримує у крові концентрацію речовин, що підвищує тиск. Опісля аналізуємо роботу серця.

Миші в нас живуть у спеціально облаштованих кімнатах — віваріях. У таких приміщеннях постійна температура +22 — 23оС, а також відповідний рівень вологості. Електронний таймер регулює тривалість світлового дня та ночі — це дуже важливо для розмноження гризунів. Тож, незалежно від пори року, у наших тварин день триває 16 годин. Мишки мають повноцінний раціон — комбікорм, зерно, овочі із фруктами та навіть сир, яйця і м’ясо.

I насамкінець — про сенс життя. Піддослідні тварини народжуються лише для виконання запланованого та важливого дослідження. Я б навіть сказала, що життя таких мишей подекуди сповнене більшого сенсу, ніж життя деяких людей.

Результати наших досліджень над ГМО-мишами — це такі собі червоні прапорці для медиків: на що їм звертати увагу, діагностуючи пацієнта, де шукати причину хвороби чи несприйнятливості ліків. З допомогою науки фармакологи-вчені отримують нові мішені для терапії, проти яких треба створювати якісь інгібітори, медпрепарати тощо.

Саме лабораторним тваринам ми маємо бути вдячні за колосальний прогрес людства в розумінні природи раку, нейродегенеративних, серцево-судинних і багатьох інших хвороб. Та й за появу нових, дієвіших методів лікування. Мені як науковиці хотілося би більшого розуміння від громади та менше спекуляцій і пересмикування від організацій, що захищають права тварин. Наразі наука не може замінити тварин у дослідженні складних біологічних систем. А от створювати нормальні умови для тих, хто допомагає нам у дослідженнях, ми можемо. Саме так і робимо!

Читайте також репортаж із найбільшої в Європі атомної електростанції 

Автор: Оксана Півень, докторка біологічних наук, провідна наукова співробітниця
Спецтема
Фото getty images

Одним з ймовірних претендентів на місце глави Римо-католицької церкви є ватиканський дипломат, який під час війни двічі відвідував Україну.

26.04
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Президент США Дональд Трамп заявив, що значна кількість "ключових пунктів" так званої "мирної угоди" вже нібито була погоджена.

26.04
Подробиці
Трамп на похороні Папи, ймовірно, сидітиме аж у третьому ряді: такий протокол, – The Telegraph

Таємничий протокол Ватикану передбачає, що президенту США, можливо, доведеться погодитися на місце подалі від центру уваги.

25.04
Подробиці
Фото: Генштаб ЗСУ

Агентство Reuters опублікувало пункти мирної угоди, яку пропонує Україна спільно з Європою: на противагу американському плану.

25.04
Подробиці
Переговори Путіна і Віткоффа: у Кремлі зробили перші заяви

Російський диктатор Володимир Путін та спецпредставник американського президента Стів Віткофф провели переговори сьогодні, 25 квітня. Зустріч тривала близько трьох годин.

25.04
Подробиці
Фото: facebook.com/EuropeanSolidarity.official

Дружина 5-го президента України, а нині народного депутата Петра Порошенка, Марина подала до суду позов про поділ майна з чоловіком.

25.04
Подробиці
Фото: т-к Валерій Залужний

За його словами ефективність дорогих ракет і високоточних снарядів упала до нуля.

25.04
Подробиці
Фото: РосЗМІ

Більше ніж 2546 дітей постраждали в Україні внаслідок повномасштабної збройної агресії РФ.

25.04
Подробиці
Фото: АрміяІнформ

Часів Яр стоїть на висоті, а це непроста ситуація для ведення бойових дій.

25.04
Подробиці
Фото: ASTRA

Наші хлопці потрапили у полон на Курщині наприкінці минулого року.

25.04
Подробиці
Скрін з відео

Ісламабад масово перекидає військові колони на північ у бік Кашміру.

25.04
Cтиль життя
Фото з архіву Романа Кашпура

Український параатлет присвятив своє досягнення донечці Вікторії.

25.04
Подробиці
Скрін з відео

Ударна хвиля від вибуху авто відкинула тіло військового до під'їзду.

25.04
Подробиці
Фото з російських ЗМІ

Документ від Міжнародного кримінального суду так і не дійшов до суду в Римі.

25.04
Подробиці
Фото з російських ЗМІ

Безпілотники знову атакували місто базування російської ракетної бригади, яка обстрілює цивільні об'єкти в Україні.

25.04
Люди і проблеми
Фото t.me/pokrovsk_myrnohrad

Ворог експериментує із застосуванням зброї масового ураження.

25.04
Подробиці
РФ вдарила по Павлограду: серед жертв — дитина, 10 людей постраждали

Одна з постраждалих перебуває у тяжкому стані. Також у лікарні 17-річний хлопець.

25.04
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Лондон підтримує право України самостійно визначати умови мирної угоди.

25.04
Подробиці
Фото: МЗС РФ

Говорячи знову про переговори з Україною, російський міністр заявив, що є “кілька ознак того, що ми рухаємося в правильному напрямку”.

25.04
Подробиці
Фото: з відкритих джерел

Президент США навіть після сьогоднішньої трагедії схильний довіряти терористу номер один.

24.04
Подробиці
Фото: скріншот з відео

Таких обстрілів як сьогодні буде ще безліч, поки не розвалять імперію Путіна.

24.04
Подробиці
Фото: вікіпедія

Гордість російської авіації спалахнув прямо в аеропорту.

24.04
Подробиці
Фото: Ani Lorak Life News

Співачка-зрадниця захотіла поновити українські документи: МЗС України відреагувало.

24.04
Подробиці
Фото: дснс України

Наразі відомо вже про 12 загиблих. І це ще не остаточні дані.

24.04
Подробиці
Фото з відкритих джерел

Кількість українців, які працюють у Польщі, значно зросла. Відтак, суми податків та страхових внесків, які сплачують наші громадяни державі-сусіду, є значно вищою за допомоги, які отримують біженці у Польщі.

24.04
Подробиці
Фото: Офіс президента

Президент Володимир Зеленський заявив, що після зустрічі у Лондоні було сформовано новий документ щодо питання України, і його вже передали президенту США Дональду Трампу.

24.04
показати більше