2 августа 2021, понедельник, 11:56
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Трансгенные мыши и COVID-19

Получение трансгенных мышей, восприимчивых к COVID-19
Получение трансгенных мышей, восприимчивых к COVID-19

Ученые Института биологии гена РАН создали трансгенных мышей, которых может заразить коронавирус SARS-CoV-2. Эксперимент подтвердил, что мыши заболевают COVID-19 и, соответственно, могут быть использованы в качестве безопасного инструмента для поиска лекарств и создания вакцин от коронавирусной инфекции.

Разработку средств борьбы с COVID-19 значительно затрудняет то, что у ученых нет подходящих для этой цели лабораторных животных. Зафиксированы случаи заражения вирусом кошек, собак, хорьков, летучих мышей, обезьян, норок, пум, снежных барсов, тигров и землероек. Клиническая картина у норок и хорьков значительно отличается от проявлений болезни у людей, у них чаще всего проявляется желудочно-кишечный тип болезни. Собак и кошек, а также обезьян невозможно использовать массово, а без этого нельзя выявить, например, редкие варианты течения болезни или побочные эффекты вакцин. Наиболее удобным вариантом были бы традиционные лабораторные животные — крысы или мыши, но они не подвержены инфекции.

«Мыши — очень удобные животные для лабораторных исследований. И не только потому, что они мало едят (примерно шесть граммов корма в день) и быстро размножаются (беременность длится 21 день, половое созревание наступает примерно в месяц). Дело в том, что мыши изучены вдоль и поперек. Изучены особенности иммунного ответа, изучены распределения лекарств в тканях, добуквенно прочитан геном, известна роль конкретных полиморфизмов. Можно даже выбрать мышиную линию с определенными свойствами (с иммунодефицитом, с ожирением и т. п.). Благодаря тому, что выведены чистые линии, контрольная группа всегда окажется контрольной», — объясняет один из авторов исследования Александра Брутер, сотрудник Института биологии гена РАН.

Если таких животных нет, их надо создать. Для этого нужно снабдить мышей специфическими белками, которые необходимы вирусу SARS-CoV-2, чтобы атаковать организм. Как известно, вирус, чтобы проникнуть в клетку человека, использует рецептор-связывающий домен (RBD) гликопротеина, составляющего «шипы», на белковой оболочке вируса. Этот домен RBD соединяется с белком ACE2 на клеточной мембране. Следовательно, чтобы мыши заражались коронавирусной инфекцией, в мембранах их клеток тоже должен присутствовать белок ACE2. У мышей есть свой мембранный белок ACE2 (он обозначается mACE2, а белок человека — hACE2), но мышиный белок недостаточно похож на человеческий, чтобы вирус мог проникнуть в клетку с его помощью.

В проникновении вируса играет роль еще один человеческий белок — трансмембранная сериновая протеаза 2 (TMPRSS2). Этот белок вступает во взаимодействие с «шипами» коронавируса и изменяет их таким образом, что они лучше связываются с ACE2. Поэтому исследователи решили наделить своих трансгенных мышей сразу двумя белками: и hACE2, и TMPRSS2.

Но «научить» мышей болеть COVID-19 недостаточно. Нужно еще сделать так, чтобы с такими мышами можно было работать. Восприимчивые к коронавирусу мыши станут заражаться болезнью от работающих с ним людей, заражать друг друга и умирать целыми вивариями. Поэтому хотелось бы иметь возможность включать и выключать мышиную восприимчивость.

Чтобы добиться этого, ученые использовали вирусный белок Cre-рекомбиназу. Белок этот умеет узнавать определенные последовательности ДНК (так называемые LoxP-сайты), вырезать фрагмент ДНК между двумя LoxP-сайтами и сшивать цепочку ДНК вновь без вырезанного фрагмента. Ген hACE2 вставлялся в мышиный геном в модифицированном виде. У каждого гена имеется промотор — участок ДНК, служащий сигналом для фермента РНК-полимеразы, что пора приступать к синтезу РНК (потом эта РНК поступает в рибосомы, где синтезируется соответствующий белок). Но между промотором и остальной частью гена можно расположить определенную последовательность нуклеотидов, которая будет непроходимой для РНК-полимеразы, тогда синтез РНК и в дальнейшем белка с этого гена будет невозможен. Такая последовательность называется STOP-кассетой.

Если же с обеих сторон STOP-кассеты вставить LoxP-сайты, а мышей снабдить Cre-рекомбиназой, то Cre-рекомбиназа будет по команде вырезать из ДНК STOP-кассету и запускать синтез нужного белка. Мыши получат человеческий ген ACE2 в нужный момент, а до этого заражаться коронавирусом не будут. Сигналом для Cre-рекомбиназы служит препарат тамоксифен. Он дается мышам с кормом в течение определенного времени. Молекулы тамоксифена попадают в клетки, где соединяются с Cre-рекомбиназой. После этого рекомбиназа получает способность проникнуть в клеточное ядро и делает свое дело — вырезает STOP-кассету. И коронавирус после этого может заразить мышь.

 

Для проверки действия Cre-рекомбиназы к гену ACE2 был присоединен ген флуоресцентного белка. После добавления в корм тамоксифена STOP-кассета была вырезана, гены заработали и мыши стали светиться в ультрафиолетовом свете.

Использование Cre-рекомбиназ в последние десятилетия стало популярным методом в молекулярной биологии, позволяющим в нужный момент включать или выключать какой-нибудь ген. Более того, различные модификации этих рекомбиназ позволяют сделать так, чтобы ген включался в определенном типе тканей, например, только в клетках легких. Генетически модифицированные мыши, снабженные геном Cre-рекомбиназы, уже существовали, так что авторам исследования нужно было воспользоваться такими готовыми мышами и скрестить их с мышами, в геном которых введены человеческие гены ACE2 и TMPRSS2.

 

«Важное свойство этих мышей — безопасность, — объясняет Александра Брутер. — Восприимчивыми к коронавирусу они становятся только после активации. До того их можно содержать в обычном виварии, размножать, перевозить с места на место и не бояться, что они заразятся от сотрудников. Благодаря универсальности STOP-кассеты активировать экспрессию hACE2 можно в любом возрасте в любой ткани. Возможно, благодаря этому удастся выяснить причины более тяжелого течения болезни у пожилых и особенности формирования иммунитета у людей разных возрастов».

Концепция восприимчивых к коронавирусу трансгенных мышей, у которых экспрессия гена ACE2 зависит от Cre-рекомбиназы, была предложена учеными Института биологии гена в статье, вышедшей в мае прошлого года. Теперь в журнале Transgenic Research они опубликовали новую статью, где сообщили об успешном получении мышей с человеческим геном ACE2. На подходе мыши с человеческим геном TMPRSS2, а затем и мыши с генами обоих этих белков. Уже полученные трансгенные мыши были перевезены из Института биологии гена в лабораторию научного центра «Вектор» под Новосибирском, где их действительно удалось заразить коронавирусом и наблюдать характерные симптомы болезни. Сейчас эти мыши служат тест-системой для испытания новых вакцин от COVID-19.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы малярия мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика табак такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.