Jump to content

Генетически модифицированная мышь

Генетически модифицированная мышь, у которой отключен ген, влияющий на рост волос (слева), рядом с нормальной лабораторной мышью.

или Генетически модифицированная мышь модель генно-инженерной мыши ( GEMM ) [1] Мышь ) , ( Mus musculus которой был геном изменен с помощью методов генной инженерии . Генетически модифицированные мыши обычно используются для исследований или в качестве животных моделей заболеваний человека, а также для исследования генов. Вместе с ксенотрансплантатами, полученными от пациента (PDX), GEMM являются наиболее распространенными моделями in vivo в исследованиях рака . Оба подхода считаются взаимодополняющими и могут использоваться для анализа различных аспектов заболевания. [2] GEMM также представляют большой интерес для разработки лекарств , поскольку они облегчают целевую проверку и изучение ответа, устойчивости, токсичности и фармакодинамики . [3]

История [ править ]

В 1974 году Беатрис Минц и Рудольф Йениш создали первое генетически модифицированное животное, вставив ДНК-вирус в эмбрион мыши на ранней стадии и показав, что вставленные гены присутствуют в каждой клетке. [4] Однако мыши не передали трансген своему потомству, поэтому влияние и применимость этого эксперимента были ограничены. В 1981 году лаборатории Фрэнка Раддла [5] из Йельского университета , Фрэнк Костантини и Элизабет Лейси из Оксфорда , а также Ральф Л. Бринстер и Ричард Пальмитер в сотрудничестве с Пенсильванским университетом и Вашингтонским университетом ввели очищенную ДНК в одноклеточный эмбрион мыши, используя методы, разработанные Бринстером в 1960-х годах. и 1970-е годы, впервые показавшие передачу генетического материала последующим поколениям. [6] [7] [8] В 1980-х годах Пальмитер и Бринстер разработали и возглавили область трансгенеза, совершенствуя методы модификации зародышевой линии и используя эти методы для выяснения активности и функции генов способом, который был невозможен до появления их уникального подхода. [9]

Методы [ править ]

Существует два основных технических подхода к производству генетически модифицированных мышей. Первый включает пронуклеарную инъекцию — метод, разработанный и усовершенствованный Ральфом Л. Бринстером в 1960-х и 1970-х годах, в одну клетку мышиного эмбриона, где он случайным образом интегрируется в мышиный геном. [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, гомологичные целевому гену. Эмбриональные стволовые клетки, которые рекомбинируют с геномной ДНК, отбираются и затем вводятся в бластоцисты мышей . [11] Этот метод используется для манипулирования одним геном, в большинстве случаев «выбивая» целевой ген, хотя могут происходить все более тонкие и сложные генетические манипуляции (например, гуманизация определенного белка или изменение только отдельных нуклеотидов ). также Гуманизированную мышь можно создать путем прямого добавления человеческих генов, создавая тем самым мышиную форму гибрида человека и животного . Например, генетически модифицированные мыши могут рождаться с генами человеческого лейкоцитарного антигена , чтобы обеспечить более реалистичную среду при введении им лейкоцитов человека с целью изучения реакций иммунной системы . [12] Одним из таких применений является идентификация пептидов вируса гепатита С (ВГС), которые связываются с HLA и могут распознаваться иммунной системой человека, что потенциально может стать мишенью для будущих вакцин против ВГС. [13]

Использует [ править ]

Трансгенные мыши экспрессируют зеленый флуоресцентный белок , который светится зеленым под синим светом. Центральная мышь относится к дикому типу .

Генетически модифицированные мыши широко используются в исследованиях в качестве моделей заболеваний человека. [14] Мыши являются полезной моделью для генетических манипуляций и исследований, поскольку их ткани и органы аналогичны человеческим и несут практически все те же гены, что и у людей. [15] У них также есть преимущества перед другими млекопитающими в плане исследований, поскольку они доступны в виде сотен генетически однородных штаммов. [15] Кроме того, благодаря своему размеру их можно хранить и размещать в больших количествах, что снижает затраты на исследования и эксперименты. [15] Наиболее распространенным типом является нокаутная мышь , у которой удаляется активность одного (или в некоторых случаях нескольких) генов. Их использовали для изучения и моделирования ожирения, болезней сердца, диабета, артрита, злоупотребления психоактивными веществами, тревоги, старения, температуры и болевого синдрома, а также болезни Паркинсона. [16] [17] Трансгенные мыши, созданные для того, чтобы нести клонированные онкогены , и нокаутные мыши, у которых отсутствуют гены, подавляющие опухоль, стали хорошими моделями рака человека . Были разработаны сотни таких онкологических препаратов, охватывающих широкий спектр видов рака, поражающих большинство органов тела, и они совершенствуются, чтобы стать более репрезентативными для рака человека. [9] Симптомы заболевания и потенциальные лекарства или методы лечения можно протестировать на этих моделях мышей.

Мышь была генетически модифицирована для увеличения мышечного роста и силы за счет сверхэкспрессии инсулиноподобного фактора роста I (IGF-I) в дифференцированных мышечных волокнах . [18] [19] У другой мыши был изменен ген, который участвует в метаболизме глюкозы и бегает быстрее, живет дольше, более сексуально активен и ест больше, не толстея, чем средняя мышь (см. «Метаболические супермыши »). [20] [21] У другой мыши рецептор TRPM8 был заблокирован или удален в исследовании с использованием капсаицина и ментола . [17] После удаления рецептора TRPM8 мышь не могла обнаружить небольшие изменения температуры и связанную с ней боль. [17]

Следует проявлять большую осторожность при принятии решения об использовании генетически модифицированных мышей в исследованиях. [22] Иногда упускаются из виду даже такие базовые вопросы, как выбор правильной управляющей мыши «дикого типа» для сравнения. [23]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сингх, М.; Мюрриэль, CL; Джонсон, Л. (16 мая 2012 г.). «Генетически модифицированные мышиные модели: сокращение разрыва между доклиническими данными и результатами испытаний» . Исследования рака . 72 (11): 2695–2700. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-11-2786 . ПМИД   22593194 .
  2. ^ Абате-Шен, К.; Пандольфи, ПП (30 сентября 2013 г.). «Эффективное использование и соответствующий выбор моделей генетически модифицированных мышей для трансляционной интеграции испытаний на мышах и людях» . Протоколы Колд-Спринг-Харбора . 2013 (11): 1006–1011. дои : 10.1101/pdb.top078774 . ПМК   4382078 . ПМИД   24173311 .
  3. ^ Шарплесс, Норман Э.; ДеПиньо, Рональд А. (сентябрь 2006 г.). «Могучая мышь: генетически модифицированные мышиные модели в разработке лекарств от рака» . Nature Reviews Открытие лекарств . 5 (9): 741–754. дои : 10.1038/nrd2110 . ISSN   1474-1784 . ПМИД   16915232 . S2CID   7254415 .
  4. ^ Джениш, Р.; Минц, Б. (1974). «Последовательности ДНК обезьяньего вируса 40 в ДНК здоровых взрослых мышей, полученные из преимплантационных бластоцист, которым инъецировали вирусную ДНК» . Учеб. Натл. акад. Наука . 71 (4): 1250–1254. Бибкод : 1974PNAS...71.1250J . дои : 10.1073/pnas.71.4.1250 . ПМЦ   388203 . ПМИД   4364530 .
  5. ^ Кучерлапати, Раджу; Лейнванд, Лесли А. (2013). «Фрэнк Раддл (1929–2013») . Американский журнал генетики человека . 92 (6): 839–840. : 10.1016 /j.ajhg.2013.05.012 . PMC   3675234. . PMID   24242788 doi
  6. ^ Гордон, Дж.; Раддл, Ф. (1981). «Интеграция и стабильная передача зародышевой линии генов, инъецированных в пронуклеусы мыши». Наука . 214 (4526): 1244–6. Бибкод : 1981Sci...214.1244G . дои : 10.1126/science.6272397 . ПМИД   6272397 .
  7. ^ Константини, Ф.; Лейси, Э. (1981). «Введение кроличьего гена β-глобина в зародышевую линию мыши». Природа . 294 (5836): 92–4. Бибкод : 1981Natur.294...92C . дои : 10.1038/294092a0 . ПМИД   6945481 . S2CID   4371351 .
  8. ^ Бринстер Р., Чен Х.И., Трумбауэр М., Сенир А.В., Уоррен Р., Пальмитер Р.Д. (1981). «Соматическая экспрессия тимидинкиназы герпеса у мышей после инъекции слитого гена в яйца» . Клетка . 27 (1: 2): 223–231. дои : 10.1016/0092-8674(81)90376-7 . ПМЦ   4883678 . ПМИД   6276022 .
  9. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Дуглас Ханахан; Эрвин Ф. Вагнер; Ричард Д. Пальмитер (2007). «Истоки онкомизма: история первых трансгенных мышей, генетически модифицированных для развития рака» . Генс Дев . 21 (18): 2258–2270. дои : 10.1101/gad.1583307 . ПМИД   17875663 .
  10. ^ Гордон, Дж.В., Скангос, Дж.А., Плоткин, Д.Д., Барбоза, Дж.А. и Раддл Ф.Х. (1980). «Генетическая трансформация эмбрионов мышей путем микроинъекции очищенной ДНК» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 77 (12): 7380–7384. Бибкод : 1980PNAS...77.7380G . дои : 10.1073/pnas.77.12.7380 . ПМК   350507 . ПМИД   6261253 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Томас КР, Капечки MR (1987). «Сайт-направленный мутагенез путем нацеливания на гены в стволовых клетках, полученных из эмбрионов мыши». Клетка . 51 (3): 503–12. дои : 10.1016/0092-8674(87)90646-5 . ПМИД   2822260 . S2CID   31961262 .
  12. ^ Ён КС, Хер З, Чен Ц (август 2018 г.). «Гуманизированные мыши как уникальные инструменты для исследований человека» . Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis . 66 (4): 245–266. дои : 10.1007/s00005-018-0506-x . ПМК   6061174 . ПМИД   29411049 .
  13. ^ «Мышиный штамм C57BL/6-Mcph1 Tg(HLA-A2.1)1Enge " . Лаборатория Джексона . Проверено 6 января 2023 г.
  14. ^ «Предпосылки: клонированные и генетически модифицированные животные» . Центр генетики и общества. 14 апреля 2005 года. Архивировано из оригинала 23 ноября 2016 года . Проверено 11 июля 2010 г.
  15. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Хофкер, Мартен Х.; Дёрсен, Ян ван (2002). Трансгенная мышь . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. стр. 1 . ISBN  0-89603-915-3 .
  16. ^ «Нокаутирующие мыши» . Национальный институт исследования генома человека. 2009.
  17. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Юлиус, Дэвид. «Как перец и мята идентифицируют сенсорные рецепторы температуры и боли» . iБиология . Проверено 14 мая 2020 г.
  18. ^ Макферрон, А.; Лоулер, А.; Ли, С. (1997). «Регуляция массы скелетных мышц у мышей с помощью нового члена суперсемейства TGF-бета». Природа . 387 (6628): 83–90. Бибкод : 1997Natur.387...83M . дои : 10.1038/387083a0 . ПМИД   9139826 . S2CID   4271945 .
  19. ^ Элизабет Р. Бартон-Дэвис; Дарья Ивановна Шотурма; Антонио Мусаро; Надя Розенталь; Х. Ли Суини (1998). «Вирусная экспрессия инсулиноподобного фактора роста I блокирует связанную со старением потерю функции скелетных мышц» . ПНАС . 95 (26): 15603–15607. Бибкод : 1998PNAS...9515603B . дои : 10.1073/pnas.95.26.15603 . ПМК   28090 . ПМИД   9861016 .
  20. ^ «Генетически модифицированная супермышь ошеломляет ученых» . ААП . 3 ноября 2007 г.
  21. ^ Хакими П., Ян Дж., Казадезус Г., Массиллон Д., Толентино-Сильва Ф., Най С., Кабрера М., Хаген Д., Аттер К., Багди Ю., Джонсон Д.Х., Уилсон Д.Л., Кирван Дж.П., Калхан С.С., Хэнсон Р.В. (2007). «Сверхэкспрессия цитозольной формы фосфоенолпируваткарбоксикиназы (GTP) в скелетных мышцах меняет энергетический метаболизм у мышей» . Журнал биологической химии . 282 (45): 32844–32855. дои : 10.1074/jbc.M706127200 . ПМЦ   4484620 . ПМИД   17716967 .
  22. ^ Крузио, МЫ ; Голдовиц, Д.; Холмс, А.; Вулфер, Д. (2009). «Стандарты публикации исследований мутантов на мышах» . Гены, мозг и поведение . 8 (1): 1–4. дои : 10.1111/j.1601-183X.2008.00438.x . ПМИД   18778401 . S2CID   205853147 .
  23. ^ Мохаммед Бурди; Джон С. Дэвис; Лэнс Р. Пол (2011). «Неправильное спаривание субштаммов C57BL/6 генно-инженерных мышей и контрольных животных дикого типа может привести к противоречивым результатам, как это было в исследованиях JNK2 при повреждении печени ацетаминофеном и конканавалином А» . Химические исследования в токсикологии . 24 (6): 794–796. дои : 10.1021/tx200143x . ПМК   3157912 . ПМИД   21557537 .

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 934576242d897ace13e8c58ff3b97d49__1706082000
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/93/49/934576242d897ace13e8c58ff3b97d49.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Genetically modified mouse - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)