Так за что дали Нобелевскую премию.

В Каролинском институте объявлены имена лауреатов Нобелевской премии в области медицины и физиологии.
Согласно решению шведской Королевской академии наук ими стали американцы Марио Капекки (Mario R. Capecchi), Оливер Смитис (Oliver Smithies) и Мартин Эванс (Martin J. Evans) из Великобритании.

Они удостоены награды за исследования основ введения специфических генетических модификаций в организмы мышей путем использования стволовых клеток эмбрионов. В частности, речь идет о разработке способа «выключать» те или иные гены в клетках зародыша (методика получила название «генетического нокаута» — gene knockout).

Итак, что же это за gene knockout такой, за что дают Нобелевскую премию. Я хотела было посмотреть по верхам, но откровенно говоря дело непростое и запутанное, так что сама провозилась пол-утра, пока разобралась. Сейчас попробую все это показать .

На самом деле гены «выключают» давно, в основном на ощупь и разными способами. Если представить себе ДНК как клубок нити, по которой то тут, то там разбросаны «бусинки» генов (2,5%) то не так просто попать на нужный ген и выключить его. На первый взгляд вообще невозможно.

Одним из первых способов, который используется до сих пор и на котором я можно сказать собаку съела, был метод антисенс-РНК-ингибирования. Как это делается. Берется небольшая молекула ДНК, которая в дальнейшем называется вектор. Хитрость его заключается в том, что он имитирует похожую паразитную молекулу, которая существует в природе и имеет свойство сама по себе встраиваться в геном. Только в отличии от паразитной, у нее «вырваны зубы», то есть вырезаны все паразитические гены, кроме тех, которые способствуют встраиванию этой молекулы в геном (большой клубок), а вместо паразитных генов туда можно встроить какие-нибудь интересные и нужные для работы. Как правило все такие молекулы имеют ген устойчивости к какому-нибудь антибиотику для того, чтобы после встраиваниея в геном можно было лекго отобрать те клетки, которые несут вставку. Например высадить клетки на среду с этим антибиотиком: все, что не имеет вставки — подохнет, а те, у кого вставка есть и соответственно есть устойчивость к антибиотику, те выживут.

Но вернемся к антисенс-ингибированию. Если в такую молекулу (вектор) вставить ген, который мы потом хотим «вырубить» (назовем его тарджет), но не просто так, а задом наперед, а потом это все встроить в геном нормального здорового организма, то происходит вот что. В нормальном здоровом организме работает нормальный здоровый правильный ген-тарджет, продуцирую нормальную правильную РНК. Но вместе с тем наша встроенная молекула продуцирует РНК из того самого тарджета, только который, мы помним, «задом-наперед». Что происходит? Нормальная РНК и «задом-наперед» РНК встречаются в клетке и согласно комплементарности (помним, как ДНК получается двуцепочечная?) слипаются. После чего с этого слипшегося гибрида во-первых, уже никакого белка потом не считывается. Во-вторых, он часто распознается клеточными защитными системами и уничтожается. Итак ген есть, но он не работает. Чего мы не знаем, так это КУДА встроилась наша «задом-наперед» молекула. А теоретически она могла встроиться куда угодно. Например посреди какого-то другого важного гена и случайно вырубила и его. То есть мы наблюдаем эффект, но не уверены, что это результат антисенс-ингибирования или это результат случайной поломки какого-то левого гена.

Кстати, тот самый Flavr Savr томат результат такого генноинженерного подхода. У него как раз таким образом вырубили ген, кодирующий фермент полигалактуроназу (учавствует в регуляции синтеза клеточной стенки).

В последние годы с открытием точных механизмов регуляции генов (я имею в виду явнелие РНА интерференции), методика антисенс-ингибировния немного модифицировалась и улучшилась, однако место встраивания вектора все еще достаточно бесконтрольное. В этом смысле метод выколотки нок-аута является все-таки более прогрессивным. В результате этого приема «ломается» непосредственно ген и больше нечего другого. Как это придумали, ума не приложу. Метод элегантный и точный. Следите за руками.
<img src="https://i0.wp.com/www.geocities.com/mc_raman2004/Cre-loxp.bmp" width=700 height=500 align="Left">
Делается молекула- вектор (А), которая содержит ген устойчивости к антибиотику (понятно зачем, для позитивной селекции. Чтобы отобрать из всех клеток те, которые имеют вставку), затем один ген тимидин киназы (непонятно зачем, но я сообразила, для негативной селекции. Чтобы отобрать те, где вставка не там, ГДЕ НАДО). И наконец кусок гена, который мы собираемся вырубить. Кстати на картинке слегка упрощенно, без душераздирающий подробностей. Все это ограничено так называемыми короткими последовательностями Lox P из бактериофага Р1(locus of X-over P1). И весь цимес заключается в этих вставках. Потому что эти короткие вставки не что иное, как сигнал «резать тут» одному ферменту Cre. А где нам взять фермент Cre? Щас увидим. Очень просто. Есть уже готовые линие мышей, которые вырабатывают этот фермент столько, сколько надо.

Итак. Берем стволовые клетки мыши. Переносим в них вектор специальным способом. Он встраивается, в том числе и где попало. Высаживаем клетки на антибиотик. Выживают только те, кто со вставкой. Обрабатываем ферментом Cre. Ген устройчивости к антибиотику вырезается за ненадобностью , где надо. Если не вырезалось, высаживаем на среду, которая распознает тимидин киназу (я не совсем понимаю, как это происходит) и все клетки, где вставка в ненужном месте, погибают. Теперь у нас есть стволовые клетки, которые только одну аллель поломанного гена в нужном месте, органиченную Lox P. Другая, «здоровая» все еще работает. Переносим стволовые клетки в мышку (я говорила, что это не просто стволоные клетки, а бластоциты? То есть оплодотворенные якцеклетки) , мышка дает потомство, где есть процент мышек со вставкой. Теперь скрещиваем их с дрйгой готовой линией мышей, который вырабатывает фермент Cre. Вуаля. Нобелевка в кармане.

Коротко: есть способ целенаправленного выключения одного единственного гена. Любого. Для этого нужны стволовые клетки.
Для справки: Себестоимость нок-аут линии мышей сейчас 10 тыщ долларов. В ближайшем будущем ожидается удешевление до 200 долларов.
Перспективы: что можно делать с мышами, то можно делать и с не мышами. Например у родителей есть «болезнетворный раковый ген». И у потомства он соответственно будет. Но его можно «выключить», не так ли?

Реклама

9 Responses to Так за что дали Нобелевскую премию.

  1. дуже сподіваюся, щотаки наважитесь, зберете до купи усі Ваші записи і зробите книжку:)

  2. фєномєнально!
    хоча в середині все ж заскладно для моїх срєдніх умов, но останні 2 абзаци розклали все на полички 🙂

  3. поки що таке в планах не стоїть. З одного боку бачу свою мету просто у триманні читачів в курсі поточних подій в науці. Насправді подібних блогів англомовних просто купа і так напевно має бути. Дивно, що україно-російськомовних щось замало. Ну і очевидно, що не вистачає повноцінного науково-інформаційного потоку новин.

  4. відверто кажучи це і мені заскладно, бо я у мишах не спеціаліст. Взагалі наразі Нобелєвку дають за такі речі, які і не всім спеціалістам вже ясно. Тобто я якось розібралась, але не все описала, щоб не загружати текст, ось і получилось мабуть трохи плутано. Деякі деталі написала просто для себе, щоб не загубилось. В принципі всі подробиці можна знайти за ключовими словами «Lox P/Cre system» і «гомологічна рекомбінація».

  5. общім, я так зрозумів, що всі ці нобелівські премії — це мєждусобойчік для своїх. вручають невідомо за шо, бо ніхто не перевірить, ніхто не поставить під сумнів

  6. нуууу…. не скажи. там звісно постійно існують якісь інтриги. але за що попало точно не дають.

  7. я ніколи не сумнівався, що ти з ними в долі

  8. нє, ну не хочеш ділитись, то я не наполягаю

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: