Мышиная библиотека

Сейчас в библиотеке хранится информация о функциях 17 тысяч мышиных генов, осталось "добить" всего каких-то 3 тысячи.
Источник: www.genengnews.com

В знаменитой пьесе Агаты Кристи «Мышеловка» финал неизвестен и уже долгие десятилетия хранится в строжайшей тайне. Ученым же тайны ни к чему, поэтому они как можно быстрее хотят поделиться с Urbi et Orbi – «городом и миром» – тем, что узнали. Не хранится в потаенных сундуках и темных подвалах и мышиный геном, прочитанный чуть ли не сразу после человеческого.

Но до самого последнего времени скептики полагали, что гигантские средства, вложенные в расшифровки, пропадают втуне, поскольку никакой практической последовательности не имеют – мы даже не знаем функции тысяч генов. Большие надежды возлагались на приход секвенаторов – машин прочтения нуклеатидных последовательностей генмов – следующего поколения (Next Generation). Однако точность получаемых с их помощью результатов оставляет желать лучшего.

Вот почему с определенной долей энтузиазма было встречено сообщение Вольфганга Вурста, директора Института генетики развития в Мюнхене, сказавшего, что после пятилетних усилий процесс по решению мышиной головоломки стал набирать обороты. С ним согласился Стив Браун, руководитель Центра генетики млекопитающих в английском городе Харвелл, подчеркнувший, что ученые и поныне тратят годы на «конструирование» мышиных геномов, «выбивая» (knockout) тот или иной ген, чтобы понять его функцию. Однако довольно часто мышата погибали еще на стадии зародыша, или генетические сети оказывались настолько запутанными, что сказать нечто определенное было трудно. К тому же на развитие болезни влияет зачастую множество генов. Недостатком является и то, что такими генетически модифицированными мышами трудно делиться с другими лабораториями.

Именно в силу такого положения дел был создан Международный консорциум мышиных нокаутов (Intl Knockout Mouse Consortium). Его эксперты используют самые последние достижения, позволившие наладить крупномасштабное «производство» мышей и их клеточных линий. Достаточно сказать, что сегодня каждый месяц мышиная «библиотека» пополняется сотнями выбитых генов, в результате чего ученые располагают 9000 линий эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) с инактивированными генами. Через несколько лет они прибавят к ней еще 7500.

Суть новой технологии заключается в ее сходстве со знаменитыми павловскими условными рефлексами, выработка которых позволяет ученому включать их с помощью известного стимула (свет, звонок и т.д.)

Специалисты консорциума добавляют к гену с неизвестной функцией «кондиционный аллель» (участок генома), включающийся под действием тех или иных условий. При этом мышата рождаются вполне нормальными, без каких-либо генетических аномалий. Ученый может выключить ген в любой части тела и в любой момент развития организма. Очень напоминает на нажатие кнопки Insert на клавиатуре, после чего начинают «исключаться» последующие буквы слов.

«Это похоже на озарение гения», – говорит Джеф Хикс из Университета провинции Манитоба в канадском Виннипеге, чья группа также участвует в работе консорциума. Новый метод, получивший название «мышеловка», уже позволил выбить 12 тыс. генов. В общей же библиотеке хранится информация о функциях 17 тыс., в результате чего осталось «добить» всего каких-то 3 тыс. Весь этот массив данных позволяет проводить более точный – буквально прецизионный – выбор генов в более чем тысяче линий ЭСК. Национальный институт здоровья (NIH), что в вашингтонском пригороде Бетезда, выделил на нужды консорциума 110 млн. долл. на следующую «пятилетку дешифровки» и работы Фенотипического консорциума. В рамках консорциума будут оцениваться последствия выключения тех или иных генов.

Знание фенотипа (фенотип – это все, что кроме ДНК) на белковом уровне позволяет разрабатывать лекарства против тех или иных заболеваний. Так, сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе получили на основе ненатуральных аминокислот новые ингибиторы-блокаторы образования амилоидных фибрилл, из которых формируются бляшки Альцгеймера. А в Медколледже техасского Хьюстона провели геномное секвенирование 14-летних близнецов, страдающих мышечной дистонией. Это генетическое заболевание характеризуется мышечными расстройствами, которые частично купируются приемом лекарства L-dopa, являющегося предшественником синтеза допамина (дофамина). Это важное для поддержания жизнеспособности нервных клеток вещество вырабатывается в глубине мозга, и при его нехватке развивается болезнь Паркинсона.

Секвенирование всего генома (WGS – Whole Genome Sequencing) позволило врачам выявить мутацию в гене SPR – SepiaPterin Reductase, – отвечающем за синтез важного восстанавливающего фермента, нехватка которого нарушает работу ферментов синтеза допамина и серотонина.

Переводя всю эту энзимную абракадабру на человеческий язык, можно сказать, что ребят лечили не тем. Вместо L-dopa им стали давать вещество – предшественник серотонина, также повышающего тонус мышц. Благодаря этой «оптимизации» лечения пациентов их дела пошли на поправку, что проявилось в явном клиническом улучшении (произошло исправление «фенотипа»). Техасцы надеются, что с приходом в клиники улучшенных машин следующего поколения менеджмент пациентов существенно улучшится, поскольку врачи будут применять более точное лечение.