Как пересадить один ген

продолжение, предыдущая часть тут

В геноме мыши 48 000 генов: столько нужно природе, чтобы из одной клетки вырастить мышонка, сделать из него взрослую мышь, и поддерживать ее живой пока она способна размножаться.

В последнем летнем номере Nature вышла статья, в которой ученые из университета Рочестера рассказывают о новом эксперименте. На него ушло десять лет: столько времени было нужно, чтобы получить, вырастить, состарить и изучить сотню мышей, во всём теле которых работает 48 000 + 1 ген. Они добавили один ген, переписанный из генома голого землекопа.

Что это за ген? 

Речь идет о машине по производству гигантских цепочек гиалуроновой кислоты.

Слово “кислота” может отвлекать от сути: на самом деле, как я уже сказал, это такой полимер, то есть цепочка “бусин”. Возможно вы помните, что так устроены, например, углеводы. “Сложные” углеводы, которые мы стараемся есть чаще - это длинные и прочные цепочки “бусин”, а “простые” (которых избегаем) - короткие и непрочные.

Гиалуроновая кислота тоже производится в клетках из таких “бусин”, и цепочки получаются разного размера. Короткие цепочки дают более жидкое вещество, а длинные слипаются в более вязкий материал, вплоть до довольно твердого. 

Гиалуроновую кислоту в клетках производит особая машина, фермент HAS (hyaluronic acid synthase), который встроен в поверхность клеток. Внутри клеток полно “бусин”, они берутся из еды.

Индустрия пытается убедить нас, что если мы будем есть петушиные гребни или таблетки из петушиных гребней, то бусин будет больше и тогда синтез пойдет быстрее - но, как обычно бывает с БАДами, никто не доказал, что это так в реальном организме (фан факт: в одном исследовании люди съедали эквивалент 100 петушиных гребней в день).

Итак, фермент HAS берет “бусины” внутри клетки, тратит энергию, и совершает работу: собирает бусины в цепочки и выдавливает наружу из клеток. Ученые установили, что у землекопа как-то особенно работает его HAS - хотя пока что непонятно, как именно иначе, и почему собираются такие большие цепочки.

Но зато стало понятно, что надо сделать: нужны мыши, в геномы которых будет вписан ген, кодирующий именно землекоповый HAS. Проблема: если эта машина будет работать самого начала развития, эмбрион не вырастет. Как и раковая опухоль, эмбрион не может развиваться в плотном киселе из гиалурона — у землекопов эти гигантские цепочки начинают появляться только после рождения. Как быть?

Для этого есть стандартная методика. Ученые прочитали ген землекопа, в котором записана информация об устройстве HAS, и вписали его в геном мышам, но в урезанном, нерабочем виде. Мыши выросли, но ген HAS в их клетках молчал, не работал. 

Тогда ученые скрестили этих мышей с другими, из особой линии: в их генах записана другая машина, умеющая дополнять нерабочий ген. Дизайн этой машины содержит еще и особый выключатель, который не дает ей работать спонтанно -- машина начинает работать только когда мы этого захотим.

У гибридов, получается, в геноме была записана информация про обе машины: и про урезанный HAS землекопа, и про "дополнялку" с включателем. Если на этом месте вы запутались окончательно, не пугайтесь, просто медленно перечитайте два абзаца.

Когда гибридные мышата доросли до 3 месяцев, ученые сделали им укол с молекулой “включателем”. С этого момента мышата стали превращаться во что-то, чего еще не было на этом свете. Когда они состарились и умерли, ученые подробно изучили их органы и ткани -- и результаты рассказывают нам сразу несколько совершенно новых историй о старении и, особенно, о борьбе с ним.

Я закончу этот рассказ в следующей части, а пока что -- вот мои любимые землекопы, которых напечатал на 3d принтере мой друг Илья Прокатор. Я ценю их за то, что модели сосканированы с реальных живых животных.