Недавно в виварии Федерального исследовательского центра «Институт цитологии и генетики СО РАН» (ФИЦ ИЦиГ СО РАН) родились мыши, восприимчивые к вирусу SARS-CoV-2. Важность этого события для науки переоценить трудно. Дело в том, мышь в силу прекрасной изученности ее генома, быстрого цикла размножения и относительной дешевизны содержания – идеальное животное для моделирования человеческих недугов, в том числе CoViD-19.

Но лабораторные мыши в отличие от их летучих собратьев новой коронавирусной инфекцией не болеют – рецептор ACE-2 (белок на поверхности клетки, через который вирус туда проникает) у них несколько отличается от человеческого. Чтобы заразить мышь коронавирусом, необходимо вывести поколение трансгенных мышей с отредактированным геномом.

Эксперимент лаборатории генетики развития ФИЦ ИЦиГ СО РАН превратился в реалити-шоу: решив показать  пользователям YouTube настоящую науку, ученые шаг за шагом снимают все этапы генетических манипуляций. В первой серии, например, сотрудник лаборатории Алексей Кораблев проводил вазэктомию самцам – с использованием самодельного наркозного аппарата на самодельном же операционном столе. Особенности размножения грызунов требуют перед подсадкой самке ген-модифицированного эмбриона настоящего контакта с самцом. Аудитория у фильма самая подходящая для популяризации науки – школьники и студенты.

"Мы устали от просьб федеральных телеканалов «надеть белый халат и покапать в пробирку что-нибудь цветное», – комментирует заведующий лабораторией генетики развития, кандидат биологических наук Нариман Баттулин. – Настоящая наука выглядит иначе. В SPF (Specified Pathogen Free) виварии мы, конечно, работаем в специальных защитных костюмах, почти как врачи в «красной зоне». Там очень высокие стандарты содержания лабораторных животных: клетки с изолированной системой вентиляции, поддержание постоянных  освещения и температуры, чтобы избежать гибели специально выведенных генетических линий от «мышиных эпидемий» и обеспечить условия для повторяемости эксперимента".

История генной модификации животных началась в Институте цитологии и генетики СО РАН еще в 1990-е годы. В то время была популярна идея нарабатывать в так называемых «молочных биореакторах» ценные человеческие белки, необходимые для производства лекарств. Заведующий нашей лабораторией Олег Леонидович Серов тестировал механизм по соответствующему изменению генома на лабораторных мышах. Затем работы по генной модификации мышей проводились для других исследований.

Так, совместно с НИИ медицинской генетики (Томск) мы вывели линию мышей с хромосомными нарушениями, которые у человека приводят к умственной отсталости. Есть модели животных, у которых мы удалили участки генома, отвечающие за регуляцию генов, связанных с развитием опухолей. Такие эксперименты позволяют понять генетику развития онкозаболеваний и найти новые мишени для их терапии.

События последних лет способствовали развитию экспериментов с трансгенными животными. Во-первых, в 2010 году был введен в строй SPF-виварий. Во-вторых, появились замечательные системы редактирования генома, одна из которых есть в ФИЦ ИЦиГ. В-третьих, в лабораторию генетики развития пришел аспирант А.Кораблев, ставший, по мнению Н.Баттулина, одним из лучших в России и мире специалистов по генетическим модификациям.

"В лаборатории появились невероятные возможности по очень точному вмешательству в геном, – продолжает Н.Баттулин. – И с началом пандемии мы поняли, что можем все эти умения быстро и эффективно реализовать, что называется, с пользой для общества".

Да и дирекция в лице Алексея Владимировича Кочетова нас к этому подталкивала. В апреле, изучив соответствующую литературу, мы выяснили, что со времен атипичной пневмонии (2003 год) в мире выведены четыре модели лабораторных мышей, восприимчивых к коронавирусу. Три – в Китае, доступа к ним не было, одна – в американской Jackson Laboratory, теоретически животных можно было там заказать, но раньше осени мы бы их не получили. Стало ясно: нужно выводить мышей с модифицированным геном ACE-2 самим. Вместе с Борисом Скрябиным из Университета Мюнстера (у него в свое время стажировался А.Кораблев) мы разработали три сценария получения моделей. Первый – самый топорный, но зато быстрый – уже запущен. Мы просто берем ген человека ACE-2 и встраиваем его в геном мыши.

Ген вводится один раз – эмбрионам, следующие поколения мышей его наследуют. Поэтому мы особенно радуемся, когда рождаются трансгенные самцы, они могут дать гораздо больше потомства. Первые мыши будут отправлены в Государственный научный центр вирусологии и бактериологии «Вектор» уже в конце августа, там их заразят коронавирусом и будут изучать эффективность вакцин. Для первых шагов эта «грубая» модель подходит: дело в том, что при таком способе модификации генома белок ACE-2 работает во всех клетках мышиного организма, а у человека – далеко не во всех. Пока мы принимаем участие в гонке – подобные мыши уже родились в Институте биологии гена в Москве. Однако никакой конкуренции здесь нет – мыши важны и нужны для получения твердых знаний о CoViD-19. Например, история с потерей обоняния безумно интересна для ученых. Обонятельные рецепторы поддерживаются как раз теми клетками, в которых работает ген ACE-2.

Или цитокиновый шторм, спровоцированный ответом иммунной системы на коронавирусную инфекцию. Для изучения течения болезни необходимо точно воспроизвести работу ACE-2. И здесь в действие вступают следующие два плана. Один из них предусматривает выключение мышиного гена и вставку кодирующей части гена человека. Регуляторная часть остается – механизм будет работать как обычно. Второй, наиболее утонченный, подразумевает замену в гене лишь нескольких отличающихся аминокислот. Но это очень сложная работа, таких мышей мы сможем получить лишь к февралю. Однако  для фундаментального изучения болезни более поздние модели, выведенные филигранным способом, будут подходить идеально.

Пандемия выявила неготовность нашей науки к быстрому реагированию на подобные вызовы, причем по причинам исключительно финансовым. По мнению Н.Баттулина, нужны специальные резервные фонды. В пожарном порядке запустить эксперимент по выведению мышей позволило наличие необходимых средств в директорском фонде. Кроме того, оперативно отреагировал РФФИ, объявив соответствующий конкурс, на который специалисты ИЦиГ подали заявку. Напомним, вся история происходит в Новосибирском Академгородке, где, по счастью, и «Вектор» недалеко, и есть налаженная система сотрудничества институтов, – белки для редактирования генома производит Институт химической биологии и фундаментальной медицины, другими расходными материалами помог Международный томографический центр. Крайнюю актуальность работы подчеркивает тот факт, что заинтересованность в новой линии мышей выразили не только сибирские коллеги, но и ученые из Университета Мюнстера.

Ольга Колесова

Похожие новости

  • 30/06/2020

    В Новосибирске работают над созданием линий мышей, восприимчивых к коронавирусу

    Недавно родились первые, вероятно, трансгенные мышата. Об этом - интервью с руководителем лаборатории генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН и руководителем проекта Нариманом Баттулиным.
    213
  • 30/06/2020

    Сибирские учёные создают инновационные препараты

    Нацпроект и поддержка правительства региона помогают ученым создавать инновационные препараты В ходе пресс-тура, организованного министерством науки и инновационной политики Новосибирской области, представители средств массовой информации смогли побывать в обновленных лабораториях Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и из первых уст услышать о прорывных технологиях в лечении многих заболеваний.
    451
  • 05/02/2020

    Студенты со всей России посетили Зимнюю школу «Большие вызовы. Преодоление научно-технологических барьеров» в НГУ

    В рамках олимпиады «Я — профессионал» в НГУ прошли лекции и практические занятия по трем направлениям для студентов бакалавриата, специалитета и магистратуры: биобезопасность, биоинженерия и биоинформатика; физико-химические методы в междисциплинарных исследованиях; физическая химия и катализ.
    346
  • 09/11/2017

    Опубликованы итоги конкурса проектов комплексных междисциплинарных фундаментальных научных исследований (Комфи) 2017 года

    На сайте Российского фонда фундаментальных исследований опубликованы итоги конкурса проектов комплексных междисциплинарных фундаментальных научных исследований «Молекулярные основы функционирования живых систем» (Комфи) 2017 года.
    1644
  • 13/07/2018

    Новосибирские ученые предложили создать Национальный центр генетических технологий

    ​ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» выступил с инициативой создания Национального центра генетических технологий. Как рассказал избранный директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов, проект ЦГТ нацелен на решение сразу нескольких стратегических задач: «Прежде всего, мы хотим на одной площадке получить полный набор современных исследовательских технологий, обеспечивающий возможность фундаментального изучения генетических систем и процессов человека, животных, растений и микроорганизмов на базовых иерархических уровнях организации живых систем: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, экосистемном».
    2028
  • 17/10/2018

    Сибирские ученые начали создавать доступный препарат для иммунотерапии рака

    ​Цель проекта - разработка подхода к созданию противораковых препаратов, которые были бы не менее эффективны, чем моноклональные антитела, но оказались бы более доступны для широкого круга онкобольных.
    690
  • 14/07/2020

    Сибирские ученые разрабатывают антираковые препараты нового поколения на основе альбумина

    ​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в сотрудничестве с коллегами из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Новосибирского института органической химии им. Н.
    939
  • 04/08/2017

    Научная школа по молекулярной и клеточной биологии 2017 года

    5-6 октября 2017 года в ИМКБ СО РАН пройдет III Научная школа по молекулярной и клеточной биологии. Она станет продолжением серии научно-образовательных мероприятий, проводимых в ИМКБ с 2010 года.
    2396
  • 27/02/2017

    Новосибирские ученые изобрели искусственную замену человеческим сосудам

    ​Ученые Института цитологии и генетики СО РАН с участием студентов Новосибирского государственного университета совместно с Сибирским Федеральным биомедицинским исследовательским центром имени академика Е.
    2631
  • 05/07/2017

    В новосибирском Академгородке прошла конференция по высокопроизводительному секвенированию в геномике

    ​​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН представили новые методы, использующие NGS секвенирование, уникальные для нашей страны, на II Всероссийской конференции "Высокопроизводительное секвенирование в геномике", прошедшей в новосибирском Академгородке.
    2448