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 

Подробиці
Скриншот з відео

Сили оборони України здійснили перший контрудар за рік у Донецькій області в районі міста Покровськ. Вони звільнили село Піщане.

13.02
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Росія заявила в четвер, 13 лютого, що Україна "звичайно" буде залучена до переговорів про припинення війни, але в переговорах буде окремий американсько-російський напрямок.

13.02
Подробиці
Фото: telegram.org

Міністр оборони США Піт Гегсет заявив, що всі переговори щодо врегулювання війни в Україні будуть вестися як з Володимиром Путіним, так і з Володимиром Зеленським.

13.02
Подробиці
Скриншот з відео ГУР

Головне управління розвідки Міноборони сьогодні, 13 лютого, повідомило про те, що атака окупантів припала на маршрут, яким повинна була відбутись ротація технічних експетів МАГАТЕ.

13.02
Подробиці
Фото: з відкритих джерел

Російська окупаційна адміністрація в анексованому Криму займається підробкою коштів.

13.02
Подробиці
Фото: Getty Images

Другий за величиною імпортер нафти у світі не приймає російські танкери.

13.02
Подробиці
Фото: Європейська солідарність

П'ятий президент пригадав усі гріхи Зеленського і його команди.

13.02
Подробиці
Скрін з відео

Палає один із провідних світових постачальників друкарських фарб та покриттів для пакування та етикеток.

13.02
Подробиці
Фото: facebook.com/GeneralStaff.ua

Вступ України до НАТО, ймовірно, поки що виключається.

13.02
Подробиці
Фото з відкритих джерел.

Військова частина, на якій вибухнули "Валдаї", відповідає за безпеку повітряного простору над Москвою

13.02
Cпорт
Фото facebook.com/minmolodsport

У змаганнях у словенській Любляні взяли участь понад 450 дзюдоїстів з 31 країни світу.

13.02
Подробиці
Фото Суспільного.

Підсудний просив дозволити йому спілкуватися з батьком та перевести його до одиночної камери через неможливість перебувати з чоловіками, які багато палять.

13.02
Люди і проблеми
Фото: t.me

Такі БпЛА здатні долати до двох тисяч кілометрів і повертатися назад.

13.02
Подробиці
Фото з Вікіпедії.

Порошенку заборонено здійснювати публічні та оборонні закупівлі. Соратники п'ятого президента вважають санкції політичними репресіями.

13.02
Подробиці
Фото з Вікіпедії.

Дональд Трамп розмовою з Путіним допоміг російському диктатору уникнути ізоляції. Кремлівські пропагандисти вітають телефонну бесіду.

13.02
Подробиці
Фото з Вікіпедії.

Європейські політики приголомшені останніми діями і заявами президента США Дональда Трампа. Америка не бачить ролі Європи у великих геополітичних питаннях, пов'язаних із війною.

13.02
Подробиці
Фото Генштабу ЗСУ.

ЗСУ просунулися біля Торецька і в Курській області. Ворог також тисне.

13.02
Подробиці
Фото: Генштаб ЗСУ

Президент США Дональд Трамп починає говорити лідерам Європейського Союзу, що вони мають зробити для забезпечення миру в Україні. Однак його вимоги змусять блок діяти на межі своїх фінансових і ресурсних можливостей.

13.02
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Президент Дональд Трамп у середу перевернув трирічну політику США щодо України, заявивши, що він і російський диктатор Володимир Путін домовилися розпочати переговори про припинення війни.

13.02
Подробиці
Фото: facebook.com/petroporoshenko

Один із співрозмовників видання припустив, що може йтися про “статтю державна зрада”.

12.02
Подробиці
Фото: росЗМІ

Зв'язковим між Володимиром Путіним і Дональдом Трампом з боку Росії може стати знайомий доньки диктатора Катерини Тихонової.

12.02
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Прессекретар глави Кремля заявив, що розмова тривала півтори години.

12.02
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Чоловік намагався уникнути повернення в Україну, посилаючись на релігійні переконання, які забороняють йому мобілізуватися до війська. Рішення суду відкриває шлях для наступних повернень українських громадян.

12.02
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Держсекретар США заявив, що завершення війни має бути справедливим і гарантувати незалежність України.

12.02
Подробиці
Фото: telegram.org

Бомбардування притулку в Суджі змусило росіян, які опинилися на лінії вогню, шукати медичну допомогу в Україні.

12.02
Подробиці
Скриншто з відео t.me/volyn24_news

Інцидент трапився сьогодні, 12 лютого, в одній з шкіл Луцька. Учень тримав телефон у руках:в якийсь момент він несподівано вибухнув.

12.02
Подробиці
Фото: росЗМІ

Південний окружний військовий суд у Ростові-на-Дону розпочав розгляд кримінальної справи за фактом вибуху на Кримському мосту в Керченській протоці восени 2022 року.

12.02
Подробиці
Фото: wikimedia.org

Обмін територіями між Росією та Україною неможливий, заявив прессекретар Путіна Дмитро Пєсков.

12.02
показати більше