Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Генетически модифицированная мышь, у которой был отключен ген, влияющий на рост волос (слева), рядом с нормальной лабораторной мышью.

Генетически модифицированные мыши или методами генной инженерии модель мыши ( GEMM ) [1] является мыши ( Mus Musculus ) , который имел свой геном измененное за счет использования генной инженерии методов. Генетически модифицированные мыши обычно используются для исследований или в качестве животных моделей болезней человека, а также для исследования генов. Вместе с ксенотрансплантатами, полученными от пациентов (PDX), GEMM являются наиболее распространенными моделями in vivo в исследованиях рака . Оба подхода считаются взаимодополняющими и могут использоваться для повторения различных аспектов болезни. [2]GEMM также представляют большой интерес для разработки лекарств , поскольку они облегчают проверку целей и изучение ответа, устойчивости, токсичности и фармакодинамики . [3]

История [ править ]

В 1974 году Беатрис Минц и Рудольф Яениш создали первое генетически модифицированное животное, вставив ДНК-вирус в зародыш мыши на ранней стадии и продемонстрировав, что встроенные гены присутствуют в каждой клетке. [4] Однако мыши не передавали трансген своему потомству, поэтому влияние и применимость этого эксперимента были ограничены. В 1981 году лаборатории Фрэнка Раддла [5] из Йельского университета , Фрэнка Костантини и Элизабет Лейси из Оксфорда , а также Ральфа Л. Бринстера и Ричарда Палмитера в сотрудничестве из Пенсильванского университетаи Вашингтонский университет вводил очищенную ДНК в одноклеточный эмбрион мыши, используя методы, разработанные Бринстером в 1960-х и 1970-х годах, впервые продемонстрировавшие передачу генетического материала последующим поколениям. [6] [7] [8] В течение 1980-х годов Палмитер и Бринстер разработали и возглавили область трансгенеза, совершенствуя методы модификации зародышевой линии и используя эти методы для выяснения активности и функции генов способом, невозможным до их уникального подхода. . [9]

Методы [ править ]

Существует два основных технических подхода к производству генетически модифицированных мышей. Первый включает пронуклеарную инъекцию , методику, разработанную и усовершенствованную Ральфом Л. Бринстером в 1960-х и 1970-х годах, в единственную клетку эмбриона мыши, где она случайным образом интегрируется в геном мыши. [10] Этот метод создает трансгенную мышь и используется для вставки новой генетической информации в геном мыши или для сверхэкспрессии эндогенных генов. Второй подход, впервые предложенный Оливером Смитисом и Марио Капеччи , включает модификацию эмбриональных стволовых клеток с помощью конструкции ДНК, содержащей последовательности ДНК.гомологичен целевому гену. Отбирают эмбриональные стволовые клетки, которые рекомбинируют с геномной ДНК, и затем их вводят в бластоцисты мышей . [11] Этот метод используется для манипулирования одним геном, в большинстве случаев «нокаутируя» целевой ген, хотя могут происходить все более тонкие и сложные генетические манипуляции (например, гуманизация определенного белка или изменение только отдельных нуклеотидов ).

Использует [ редактировать ]

Трансгенные мыши, экспрессирующие зеленый флуоресцентный белок , который светится зеленым в синем свете. Центральная мышь дикого типа .

Генетически модифицированные мыши широко используются в исследованиях в качестве моделей болезней человека. [12] Мыши представляют собой полезную модель для генетических манипуляций и исследований, поскольку их ткани и органы подобны тканям и органам человека, и они несут практически все те же гены, которые действуют у людей. [13] У них также есть преимущества перед другими млекопитающими с точки зрения исследований, поскольку они доступны в виде сотен генетически однородных штаммов. [13] Кроме того, благодаря своему размеру их можно хранить и размещать в большом количестве, что снижает затраты на исследования и эксперименты. [13] Самый распространенный тип - мышь-нокаут., где удаляется активность одного (или в некоторых случаях нескольких) генов. Они использовались для изучения и моделирования ожирения, болезней сердца, диабета, артрита, злоупотребления психоактивными веществами, беспокойства, старения, температуры и восприятия боли и болезни Паркинсона. [14] [15] Трансгенные мыши, созданные для переноса клонированных онкогенов, и мыши с нокаутом, лишенные генов, подавляющих опухоль, стали хорошими моделями рака человека . Сотни этих онкомисов были разработаны, охватывая широкий спектр видов рака, поражающих большинство органов тела, и они дорабатываются, чтобы стать более типичными для рака человека. [9] Симптомы болезни и потенциальные лекарства или методы лечения могут быть протестированы на этих мышах.

Мышь была генетически сконструирована для увеличения мышечного роста и силы за счет сверхэкспрессии инсулиноподобного фактора роста I (IGF-I) в дифференцированных мышечных волокнах . [16] [17] У другой мыши был изменен ген, который участвует в метаболизме глюкозы и работает быстрее, живет дольше, более сексуально активен и ест больше, не становясь толще, чем средняя мышь (см. Метаболические супермыши ). [18] [19] У другой мыши рецептор TRPM8 был заблокирован или удален в исследовании с участием капсаицина и ментола . [15]После удаления рецептора TRPM8 мышь не могла обнаружить небольшие изменения температуры и связанную с этим боль. [15]

При выборе методов использования генетически модифицированных мышей в исследованиях следует проявлять особую осторожность. [20] Иногда упускаются из виду даже такие элементарные вопросы, как выбор правильной управляющей мыши «дикого типа» для сравнения. [21]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сингх, М .; Murriel, CL; Джонсон, Л. (16 мая 2012 г.). «Генно-инженерные модели мышей: устранение разрыва между доклиническими данными и результатами испытаний» . Исследования рака . 72 (11): 2695–2700. DOI : 10.1158 / 0008-5472.CAN-11-2786 .
  2. ^ Abate-Shen, C .; Пандольфи, П.П. (30 сентября 2013 г.). «Эффективное использование и соответствующий выбор генно-инженерных моделей мышей для трансляционной интеграции испытаний на мышах и людях» . Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2013 (11): 1006–1011. DOI : 10,1101 / pdb.top078774 .
  3. ^ Шарплесс, Норман Э .; ДеПиньо, Рональд А. (сентябрь 2006 г.). «Могучая мышь: генно-инженерные модели мышей в разработке лекарств от рака» . Обзоры природы Открытие лекарств . 5 (9): 741–754. DOI : 10.1038 / nrd2110 . ISSN 1474-1784 . 
  4. ^ Jaenisch, R .; Минц, Б. (1974). «Последовательности ДНК обезьяньего вируса 40 в ДНК здоровых взрослых мышей, полученных из доимплантационных бластоцист, инъецированных вирусной ДНК» . Proc. Natl. Акад. Sci . 71 (4): 1250–1254. Bibcode : 1974PNAS ... 71.1250J . DOI : 10.1073 / pnas.71.4.1250 . PMC 388203 . PMID 4364530 .  
  5. ^ Кучерлапати, Раджу; Лейнванд, Лесли А. (2013). "Фрэнк Раддл (1929-2013" . Американский журнал генетики человека . 92 (6): 839-840. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2013.05.012 . PMC 3675234 . PMID 24242788 .  
  6. ^ Гордон, Дж .; Раддл, Ф. (1981). «Интеграция и стабильная передача генов зародышевой линии, введенных в пронуклеусы мыши». Наука . 214 (4526): 1244–6. Bibcode : 1981Sci ... 214.1244G . DOI : 10.1126 / science.6272397 . PMID 6272397 . 
  7. ^ Costantini, F .; Лейси, Э. (1981). «Введение кроличьего гена β-глобина в зародышевую линию мыши». Природа . 294 (5836): 92–4. Bibcode : 1981Natur.294 ... 92C . DOI : 10.1038 / 294092a0 . PMID 6945481 . 
  8. ^ Brinster R, Chen ГИ, Trumbauer M, Senear AW, Warren R, Palmiter RD (1981). «Соматическая экспрессия тимидинкиназы герпеса у мышей после инъекции гибридного гена в яйца» . Cell . 27 (1 Пет 2): 223–231. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (81) 90376-7 . PMC 4883678 . PMID 6276022 .  
  9. ^ a b Дуглас Ханахан; Эрвин Ф. Вагнер; Ричард Д. Палмитер (2007). «Истоки онкомиса: история первых трансгенных мышей, генетически модифицированных для развития рака» . Genes Dev . 21 (18): 2258–2270. DOI : 10,1101 / gad.1583307 . PMID 17875663 . 
  10. ^ Гордон, JW, Scangos, GA, Плоткин, ди - джей, Барбоза, JA и Раддл FH (1980). «Генетическая трансформация эмбрионов мыши путем микроинъекции очищенной ДНК» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 77 (12): 7380–7384. Bibcode : 1980PNAS ... 77.7380G . DOI : 10.1073 / pnas.77.12.7380 . PMC 350507 . PMID 6261253 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Томас КР, Capecchi М. Р. (1987). «Сайт-направленный мутагенез путем нацеливания генов в стволовых клетках, полученных из эмбрионов мыши». Cell . 51 (3): 503–12. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (87) 90646-5 . PMID 2822260 . 
  12. ^ «Предпосылки: клонированные и генетически модифицированные животные» . Центр генетики и общества. 14 апреля 2005 года Архивировано из оригинального 23 ноября 2016 года . Проверено 11 июля 2010 года .
  13. ^ a b c Hofker, Marten H .; Дерсен, Ян ван (2002). Трансгенная мышь . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. стр.  1 . ISBN 0-89603-915-3.
  14. ^ "Нокаут Мыши" . Национальный институт исследования генома человека. 2009 г.
  15. ^ a b c Юлий, Дэвид. «Как перец и мята перечной определили сенсорные рецепторы температуры и боли» . iBiology . Проверено 14 мая 2020 .
  16. ^ McPherron, A .; Лоулер, А .; Ли, С. (1997). «Регулирование массы скелетных мышц у мышей новым членом суперсемейства TGF-бета». Природа . 387 (6628): 83–90. Bibcode : 1997Natur.387 ... 83M . DOI : 10.1038 / 387083a0 . PMID 9139826 . 
  17. ^ Элизабет Р. Бартон-Дэвис; Дарья И. Шотурма; Антонио Мусаро; Надя Розенталь; Х. Ли Суини (1998). «Опосредованная вирусами экспрессия инсулиноподобного фактора роста I блокирует связанную со старением потерю функции скелетных мышц» . PNAS . 95 (26): 15603–15607. Bibcode : 1998PNAS ... 9515603B . DOI : 10.1073 / pnas.95.26.15603 . PMC 28090 . PMID 9861016 .  
  18. ^ "Генно-инженерная супер мышь ошеломляет ученых" . AAP . 3 ноября 2007 г.
  19. ^ Хакой Р, Ян Дж, Казадезюс G, Массиллон D, Толентино-Silva F, Найте С, Кабрер М, Хаген D, подстилка С, Baghdy Y, Джонсон Д., Уилсон Д., Кирван ДП, Kalhan СК, Hanson RW (2007) . «Сверхэкспрессия цитозольной формы фосфоенолпируваткарбоксикиназы (GTP) в энергетическом метаболизме скелетных мышц у мышей» . Журнал биологической химии . 282 (45): 32844–32855. DOI : 10.1074 / jbc.M706127200 . PMC 4484620 . PMID 17716967 .  
  20. ^ Крузио, МЫ ; Goldowitz, D .; Холмс, А .; Вулфер, Д. (2009). «Стандарты публикации исследований мутантных мышей». Гены, мозг и поведение . 8 (1): 1–4. DOI : 10.1111 / j.1601-183X.2008.00438.x . PMID 18778401 . 
  21. ^ Мохаммед Бурди; Джон С. Дэвис; Лэнс Р. Поль (2011). «Неправильное спаривание подвидов C57BL / 6 мышей, созданных с помощью генной инженерии, и контрольных животных дикого типа может привести к противоречивым результатам, как это было в исследованиях JNK2 в ацетаминофене и конканавалине А, травмы печени» . Химические исследования в токсикологии . 24 (6): 794–796. DOI : 10.1021 / tx200143x . PMC 3157912 . PMID 21557537 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Информатика генома мыши (informatics.jax.org)
  • Подразделение генетики млекопитающих Харвелл: мышиные модели болезней человека