Геном

1енетически модифицированные мыши для ученых — все равно что золотой песок для старателей. Методом гене­тической модификации мышей исследователи просеивают гены и пытаются разобраться, для какой цели служит тот или иной ген. Новый ген можно взять не только от другой мыши, но практически от любого организма. В отличие от компьютеров, для которых необходимо конкретное про­граммное обеспечение, любой ген можно запустить на вос­произведение в любом организме. Так, было обнаружено, что линию мышей с высокой частотой появления раковых опухолей можно вернуть к норме, если добавить в геном мыши хромосому 18 из генома человека. Это открытие было первым доказательством того, что на хромосоме 18 сконцентрированы многие гены-супрессоры. Теперь оста­лось профильтровать гены хромосомы 18 на мышах, чтобы определить, какие именно гены ответственны за устойчи­вость к онкологическим заболеваниям.

Микроинъекции генетического материала позволили ученым разработать новый, более совершенный метод ге­нетических модификаций, с помощью которого можно то­чечно изменять отдельные гены. Для такой генетической модификации часто используются стволовые клетки трех­дневных эмбрионов. В 1988 году Марио Капекки (Mario Capecchi) обнаружил, что если добавить в такую клетку из­мененный ген, то он будет встроен в хромосому по месту нахождения копии этого гена, заменив собой тот ген, ко­торый был на хромосоме. Капекки брал нормальный онко­ген мыши int-2 и добавлял его методом электропорации в стволовую клетку, взятую от мыши с дефектным онкогеном. Затем ученый определял, заменит ли нормальный ген свое­го дефектного двойника на хромосоме. Этот метод называ­ется «гомологической рекомбинацией». В методе использу­ются естественные механизмы репарации поврежденной ДНК. Когда репаративные белки обнаруживают дефект на хромосоме, они используют в качестве шаблона аналогич­ный ген на другой хромосоме и заменяют дефектный ген нормальной копией. Если в ядро добавляются фрагменты ДНК с измененной версией гена, то репаративные белки по ошибке воспринимают их как шаблоны и копируют в соответствующие позиции на хромосомах. Генетически из­мененная стволовая клетка затем вновь помещается в эм­брион. В результате получается «химерный» организм, в котором часть клеток содержат измененный ген (Capecchi М. R. 1989. Altering the genome by homologous recombina­tion. Science 244: 1288-1292).

Метод гомологической рекомбинации позволяет уче­ным не только восстанавливать поврежденные гены, но и выполнять противоположную задачу: целенаправленно разрушать гены, добавив в ядро дефектную версию гена. В результате получаются так называемые генетически но­каутированные мыши, в которых разрушен только опреде­ленный ген, что дает возможность определить его природ­ное назначение. Так, роль генов в формировании памяти (см. главу 17) была установлена почти исключительно с по­мощью «нокаутированных» мышей.

Генетически модифицированные животные представля­ют интерес не только для ученых. Нашлось практическое применение для «модернизированных» овец, коров, сви­ней и кур. В геном овцы был добавлен ген коагулирующего фактора человека в надежде на то, что белок будет накапли­ваться в молоке и с его помощью можно будет лечить боль­ных гемофилией. (Клонированная овца Долли, наделавшая в 1997 году много шума во всем мире, была получена этой группой ученных почти случайно, когда они занимались ге­нетической модификацией яйцеклеток.) Исследователи из Квебека выделили из паука ген белка паутины и внедрили его в яйцеклетку козы с целью получить генетически моди­фицированное животное с шелковой нитью прямо в моло­ке. Другая компания нацелила свои исследования на гене­тическую модификацию кур в надежде превратить курицу в биофабрику, несущую яйца с белковыми добавками, по­лезными как для кулинарии, так и для фармацевтики. Даже если эти фантастические проекты постигнет неудача, нет сомнений в том, что со временем в области генетической модификации животных удастся достичь таких же успехов, как и с генетически модифицированными растениями, т.е. мясные породы скота будут давать больше мяса, молочные породы — больше молока, а куры — супердиетические яйца (First N., Thomson J. 1998. From cows stem therapies? Nature Biotechnology 16: 620-621).