Лучшая модель находится в пределах досягаемости
Что такое трансгенные мыши? Краткий ответ: это мыши, которые были искусственно модифицированы на генетическом уровне, чтобы включать чужую последовательность или трансген. Это часто включает вставку человеческого гена в геном мыши для создания гуманизированной мыши. Методы создания трансгенных мышей разнообразны, что позволяет создавать трансгенные мыши для различных видов исследований. В трансляционном исследовании рака трансгенные мыши являются мощным инструментом для оценки потенциальной эффективности целевой терапии, поскольку мишени могут быть точно инактивированы в условиях развивающейся или уже развитой опухоли.
Почему трансгенные мыши важны?
Чтобы понять трансгенные мыши, сначала необходимо узнать о трансгенах. Трансгены — это гены, которые были взяты от одного организма и переданы генетическому составу другого. Например, человеческий ген может быть скопирован и перенесен в генетический состав мыши для изучения человеческих заболеваний в модельной биологической системе.
Наиболее распространенные методы введения трансгена в животную модель включают генетическую манипуляцию, такую как инъекция в пронуклеус эмбрионов или гомологичная рекомбинация в клетках. В результате использование генетически модифицированных трансгенных мышей стало важной частью науки, стоящей за поиском новых методов лечения человеческих заболеваний.
История трансгенных мышей
До того как была разработана технология прямых генетических манипуляций с животными, селективное разведение использовалось как средство изучения определенных генов путем отбора и разведения животных, содержащих интересующий ген. Однако эта тенденция изменилась в 1970-х годах с работой Беатрис Минц и Рудольфа Яениша: было создано первое трансгенное мыши. Оно было получено путем вставки вируса ДНК в эмбрион мыши на ранней стадии и показало, что вставленные гены присутствуют в каждой клетке. Хотя трансгенные мыши не передавали трансген своим потомкам, это положило начало цепочке экспериментов исследователей по всему миру, уточняющим методы модификации зародышевой линии и использующим эти техники для выяснения активности и функции генов, что никогда ранее не было возможно.
Как создаются трансгенные мыши?
Существуют два основных подхода к созданию трансгенных мышей. Первый включает доставку трансгена в одну клетку эмбриона мыши посредством инъекции в пронуклеус. С помощью этого метода исследователи могут переэкспрессировать новые гены, эффективно создавая трансгенную мышь. Второй метод заключается в модификации эмбриональных стволовых клеток посредством гомологичной рекомбинации и инъекции целевых стволовых клеток в бластулы мыши.
Технологии трансгенных мышей
Модель Knockin Permissive или Safe Harbor Locus
Используя гомологичную рекомбинацию, можно получить более предсказуемую и стабильную модель с функцией gain-of-function. Наиболее часто используемая безопасная гавань — это локус Rosa26, поскольку он не содержит никаких жизненно важных генов и обеспечивает стабильное и предсказуемое выражение трансгена в различных типах клеток.
Какой пример трансгенной мыши? Примером мышиных моделей с использованием локуса Rosa26 и регулируемого Cre выражения является трансгенная мышь Npm1 (мутация Npm1, которая является наиболее частым генетическим изменением при остром миелоидном лейкозе). Эта модель показала, что мутации Npm1 влияют на развитие мегакариоцитов и имитируют некоторые черты человеческого острого миелоидного лейкоза с мутацией NPM1, тем самым служа хорошей моделью для дальнейших исследований.
Трансгенные мыши с использованием системы CRISPR/Cas9
В последние годы ученые стараются улучшить технологии получения трансгенных мышей. Одним из недавних достижений является технология CRISPR/Cas9, которая может использоваться для точного редактирования генов в эмбрионах мышей без необходимости предварительной модификации стволовых клеток. Эта система состоит из нуклеазы Cas9, которая может быть направлена на любой геномный локус с помощью соответствующей одноцепочной направляющей РНК (sgRNA).
Кроме того, было показано, что одновременная инъекция мРНК Cas9 и sgRNA в цитоплазму зигот эффективно и надежно генерирует knockout мышей с наивысшей эффективностью нацеливания среди всех инженерных нуклеаз. Поэтому CRISPR/Cas9 представляет собой эффективный метод для создания трансгенных мышей благодаря своей простоте, экономической эффективности, высокой эффективности и низкой токсичности для плода, даже при относительно высоких дозах мРНК Cas9 и sgRNA.
Knockin мыши против трансгенных мышей
Разные методы создания линий мышей могут быть запутанными, когда речь идет о том, для чего предназначены трансгенные мыши. Обычно трансгенные мыши создаются путем случайной вставки гена, в то время как knockin мыши предполагают введение гена в определенный локус в геноме мыши. Создание модельных мышей с помощью стратегии knockin более сложно, но исключает непредсказуемый элемент, связанный со случайной трансгенной вставкой. Тщательная оценка вариантов вместе с вашими исследовательскими планами имеет решающее значение для долгосрочного успеха ваших исследований.
«Я работал с iTL в течение последних 5 лет над производством 3 различных генетически измененных мышей. iTL не только помог в проектировании мышей, но и весь процесс был прозрачным, с возможностью в любое время обсудить мои вопросы или опасения с учеными, которые имели значительное понимание процесса. Мыши были доставлены вовремя, как и было обещано!»
Эффективное создание целевых трансгенных мышей
Со временем, по мере того как вы продолжаете изучать свой интересующий ген, вы можете обнаружить, что случайная вставка, присущая трансгенным мышам, стала препятствием. Распространенной проблемой является то, что лучше, если ген мыши будет вырезан одновременно с экспрессией соответствующего человеческого гена. Поскольку трансген вставляется в случайное место, ученым придется скрестить новую линию с линией knockout и отслеживать два аллеля в ходе своих исследований.
Целевая модель knockin может устранить эту дополнительную работу, комбинируя экспрессию человеческой последовательности с вырезанием мышиной последовательности в одном геномном локусе. Эти преимущества и другие могут сделать эту индивидуальную трансгенную модель важным элементом ваших исследований на долгие годы. Даже если вы сосредоточены на своих немедленных исследовательских целях, трансгенная мышь может быть инструментом, который вам нужен.
Полезность трансгенной мыши для исследований
Новая модель трансгенной мыши, созданная путем случайной вставки чужой ДНК, может улучшить ваши текущие исследования. По сравнению с большинством моделей трансгенные мыши могут быть созданы относительно недорого и за короткое время. Например, вы можете изучить свой интересующий ген, создав модель трансгенной мыши с его экспрессией.
Для чего используются трансгенные мыши для лечения и изучения?
Трансгенные мыши продолжают набирать популярность и часто встречаются в бесчисленных научных статьях. Распространенной стратегией является создание гуманизированной линии для изучения определенного человеческого гена или заболевания. Новые штаммы гуманизированных мышей постоянно разрабатываются, чтобы помочь исследователям лучше понять разрушительные заболевания, такие как рак, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, диабет и многое другое. Однако трансгенные мыши могут быть созданы более точно, чем когда-либо прежде, благодаря современным технологиям, таким как CRISPR/Cas9.
Для чего на самом деле используются трансгенные мыши? При рассмотрении лекарств, разработанных для лечения и контроля симптомов различных заболеваний, трансгенные лабораторные мыши являются незаменимым инструментом в области генетических исследований. Рак, болезнь Альцгеймера, наследственные расстройства и различные редкие генетические состояния стали более поддающимися лечению сегодня, чем когда-либо прежде, благодаря прорывам, изначально изученным на трансгенных мышах. В результате использование генетически улучшенных трансгенных мышей стало важной частью науки, стоящей за изучением человеческих заболеваний.
