Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Данное изменение в ДНК эмбриона Адам внес традиционным методом: эта технология применяется для модификации генов кур уже по крайней мере лет двенадцать. Фактически всю работу выполнили вирусы. Многие вирусы действуют за счет внедрения своей ДНК в геном организма носителя, и данным механизмом можно воспользоваться, чтобы ввести в клетку другого организма необходимый ген. Такие вирусные векторы изначально были разработаны для использования в генной терапии человека, но они отлично действуют и для кур. Несмотря на то что в основном направить вирус именно к определенному месту в геноме невозможно, сами вирусы достаточно точно определяют участки для внедрения генов там, где этот ген будет читаться клеткой, или экспрессироваться.

Адам использовал этот проверенный на практике метод, чтобы заставить лимфоидные клетки куриных эмбрионов светиться. Сначала он определил белок, который обычно продуцируется этими клетками и который отсутствует в других типах клеток, а затем нашел «переключатель», то есть регуляторную последовательность, расположенную непосредственно перед геном, кодирующим данный белок. После этого Адам сконструировал новый фрагмент ДНК, состоящий из найденного «переключателя» и заранее выделенного у медузы гена, кодирующего зеленый флуоресцентный белок. Используя вирусный вектор, Адам мог поместить созданную им структуру – переключатель и ген медузы – в куриный эмбрион. Тогда во всех клетках лимфоидной ткани при «включении» гена, кодирующего нормальный белок, также активировался ген, кодирующий флуоресцентный белок. Генетически модифицированный эмбрион окрашивался соответствующим образом, давая исследователям возможность видеть точное расположение лимфоидной ткани в ультрафиолетовом свете под микроскопом.

«Это не просто картинки. Благодаря этим фотографиям мы можем вести определенные подсчеты», – объяснил Адам. Снимки указывают точное месторасположение в эмбрионе развивающейся лимфоидной ткани, связанной с иммунной системой. Адам исследовал развитие иммунной системы цыпленка, и эти невероятные кадры служили ключом к пониманию того, как формируются клетки и ткани данной системы организма. Так ученые могут видеть, как создаются защитные механизмы птичьего организма: это все равно что отмечать на старинной карте укрепления, пытаясь понять, каков будет ход битвы. Иммунная система птиц совершенно не похожа на иммунную систему млекопитающих – настолько, что ученые задаются вопросом: как птицы смогли выжить, не имея тех средств защиты, что развились у млекопитающих?

«Практически все, что нам удалось узнать о млекопитающих, говорит о том, что птицы просто не должны существовать, – признался Адам, – но они живут в той же самой среде и справляются с теми же самыми патогенами своими способами». Зачастую путь науки заключается именно в том, чтобы отмечать подобные различия и пытаться понять их причину. Лимфатические узлы играют важнейшую роль в организме млекопитающих, в том числе человека. У птиц есть скопления лимфоидной ткани, но по степени дифференциации они далеки от лимфатических узлов, и тем не менее пернатые прекрасно живут без них. Любопытная загадка. Лимфатические узлы имеют довольно сложное строение. Почему же они развились у млекопитающих и отсутствуют у птиц? Если нам удастся понять, как птицы противостоят инфекциям с помощью своей необычной иммунной системы, то мы будем больше знать и о работе защитных механизмов организма человека.

Помимо прочего, генетическая модификация позволила ученым проследить процесс развития эмбриона с беспрецедентной точностью, и, без всякого сомнения, это важный инструмент в рамках подобных фундаментальных исследований. Но что насчет применения данной технологии за пределами лаборатории, по отношению к курам, выращиваемым на мясо? Исследователи из Рослинского института изучили проблему и под этим углом, предложив использовать сочетание «причуд» эмбрионального развития с удивительно точной новой технологией редактирования генов.