В 2007 г. американские ученые из Университета города Кливленда (штат Огайо, США) вывели генетически модифицированную “супермышь”, способную пробегать вдвое большую дистанцию, чем ее сородичи. Помещенный в колесо грызун “накручивает” до 6 км со скоростью 20 м в минуту, не останавливаясь ни на секунду.
То есть неутомимый марафонец остается на дистанции в течение 5 часов, тогда как у обычных мышей силы кончаются уже на третьей сотне метров.
Однако ученых больше интересует другой феномен, связанный с “супермышами”. Дело в том, что эти мыши, популяция которых сейчас насчитывает около 500 особей, едят за двоих, но при этом не заплывают жиром (в их организме его содержится в 10 раз меньше, чем у обычных мышей) и сохраняют отличную физическую форму. Самки с измененными генами могут приносить здоровое потомство в возрасте 2,5 лет (80 лет по человеческим меркам!), обычные же мыши перестают размножаться после первого года жизни. Да и живут “супермыши” дольше своих родственников, встречающихся в природе и в научных лабораториях, - целых 3 года. Отличается и поведение. Как только им исполняется несколько недель от роду, трансгенные мыши начинают проявлять повышенную активность и агрессивность, сохраняя их до глубокой старости.
“Мы объясняем это тем, что мускулы данных мышей содержат намного больше митохондрий. Это такие микроскопические “двигатели” в клетках, вырабатывающие энергию, - поясняет один из авторов исследования профессор Ричард Хэнсон. - По каким-то причинам количество митохондрий у них практически в 10 раз выше, чем в мышцах их собратьев, обитающих в дикой природе”.
Разумеется, новую разновидность грызунов вывели не просто так, а с целью изучения роли, которую гены играют в метаболизме. Модификация всего лишь одного гена привела к изменению обмена веществ, в частности, к улучшению потребления кислорода. Кроме того, при напряжении организм “супермыши” сжигает в основном жирные кислоты и производит очень мало молочной кислоты, при повышении концентрации которой в крови появляется усталость.
Ученые надеются, что изучение “супермышей” поможет лучше понять причины различных человеческих заболеваний, в частности, отложения шлаков в мышечных тканях. Тренеры же всего мира радостно потирают руки: не за горами тот час, когда будут созданы препараты, повышающие выносливость спортсменов.
Горячая мышь
А вот австралийские ученые из Института Гарвана в Сиднее пытались разобраться с проблемой ожирения. Для этих целей группа исследователей во главе с профессором Дэвидом Джеймсом создала генетически модифицированных “горячих” мышей.
“Горячими” грызунов назвали потому, что температура их тела на 1 градус Цельсия выше, чем у их нормальных собратьев. Ученые предположили, что при повышении температуры тела увеличивается скорость метаболизма, а значит, более интенсивно расходуются жировые запасы. И действительно, повышение температуры тела грызуна всего на 1 градус привело к тому, что потребление кислорода в его организме увеличилось на 30 процентов, потеря жира составила около 50 процентов.
Коллега профессора Джеймса доктор Тим Джилл признает, что “данное исследование представляет собой крупное достижение в понимании биологии регулирования веса”.
Худощавая мышь
Над сходной проблемой билась и группа американских ученых под руководством профессора Джеймса Нтамби из Университета Висконсина в Мэдисоне (США). Однако они считали, что ожирение легче предотвратить, чем лечить. И действительно, им удалось вывести нетолстеющих мышей. Отсутствие всего лишь одного гена привело к тому, что мыши совершенно не набирают массу тела при скармливании большого количества жирной пищи.
По словам ученых, данный ген отвечает за синтез фермента, который участвует в образовании одной из основных жирных кислот. Даже если количество жира в рационе генетически модифицированных грызунов достигало высокого уровня, он не откладывался в печени и других типичных местах - излишки жира просто сгорали в организме.
К сожалению, здесь не обошлось без осложнений. Как отметил один из соавторов работы биохимик Макото Миязаки, с возрастом у мышей отмечались проблемы с кожей и глазами.
Ученые надеются, что опыты, проведенные на мышах, помогут победить ожирение у людей - человеческий аналог гена уже обнаружен. Возможно, удастся создать препарат, который будет частично подавлять активность гена, обеспечивая защиту от ожирения и связанного с ним диабета при минимальных побочных эффектах.
Мышь бесхолестериновая
Израильские ученые из компании Quark Biotech пошли еще дальше, попытавшись раз и навсегда разобраться с холестерином. С одной стороны, это вещество чрезвычайно вредное. Его избыток в организме приводит к образованию желчных камней, атеросклеротических бляшек и другим нарушениям обмена веществ. С другой же - считается, что жизнь без холестерина в принципе невозможна. Эксперимент израильтян опроверг оба эти суждения.
“Выключив” ген, отвечающий за работу фермента, регулирующего синтез этого вещества, им удалось вывести мышь, в организме которой полностью отсутствовал холестерин. Вопреки прогнозам новорожденные грызуны оказались вполне жизнеспособными. Ученые объясняют это тем, что зверьки получали холестерин с молоком матери. Правда, масса их тела была на 25 процентов меньше, чем у обычных мышей. Впоследствии оказалось, что они совершенно бесплодны. Таким образом было доказано, что холестерин не является обязательным для эмбрионального развития, но необходим для репродукции.
Озабоченная мышь
История следующей мыши, павшей жертвой науки, напоминала бы анекдот, не занимайся ее выведением ученые из солидного Гарвардского университета. Исключительно в научных целях им удалось получить мышей, которые не могут отличить самца от самки и пытаются спариваться со всеми без разбору.
Причиной подобной “неразборчивости в связях” является то, что у грызунов отключен ген, ответственный за функционирование органа, воспринимающего особые химические соединения - феромоны.
Предположения о важной роли феромонов в регуляции полового поведения высказывались давно. Воспринимающий их механизм хорошо развит у животных. Возможно, он функционирует у плода и новорожденного, однако его функция утрачивается по мере взросления человека. Несмотря на это, рынок предлагает немало парфюмерных средств, производители которых обещают сделать потребителя неотразимым для особ противоположного пола именно благодаря феромонам.
Ученые уже заявили, что они намерены продолжать изучение бисексуальных мышей в надежде, что это поможет понять механизм аналогичных расстройств у людей.
Бесстрашная мышь
Японские генетики Ко Кобаякава и Хитоси Сакано вывели мышей, которые не боятся запаха кошки. Естественная врожденная реакция на запахи, присущая нормальным мышам, у них отсутствует, однако способность чувствовать запахи сохраняется. Реакция не проявлялась ни на поведенческом уровне - мыши пытались играть с кошками, ни на физиологическом - гормон, который обычно выделяется при стрессе, у них обнаружить не удалось. При этом не испытывая страха перед представителями семейства кошачьих, модифицированные мыши не интересовались запахом еды и мочи особей своего же вида.
Разумеется, ученые вывели этих бесстрашных мышей, чтобы понять, как мозг реагирует на те или иные запахи. Известно, что, попадая в носовую полость, запах раздражает обонятельные нейроны, расположенные в обонятельном эпителии, который делится на два участка - верхний и нижний. Нейроны двух участков различаются по своему строению, но отличаются ли их функции связи с мозгом, известно не было. Для выяснения этого и была выведена популяция мышей, у которых верхний участок обонятельного эпителия не содержал нейронов. По мнению ученых, нейроны верхнего участка обонятельного эпителия отвечают за врожденную реакцию мозга на определенные запахи, а нижнего - за приобретенную в течение жизни организма. Предположительно, такая же система действует и у человека, хотя у него приобретенные реакции часто могут иметь приоритет над врожденными.
Сумасшедшая мышь
А вот исследователи из Техасского юго-западного медицинского центра и Детского госпиталя Цинциннати (США) вывели генетически измененных мышей, которые имеют мутации в двух ключевых генах, вызывающих шизофрению. Гены регулируют выработку белков, влияющих на работу мозга.
“У этих мышей наблюдаются те же отклонения, что и у людей, страдающих шизофренией”, - поясняет руководитель исследования, биохимик из Юго-западного университета Техаса Стивен Макнайт. И действительно, мыши с данной генетической мутацией отказываются общаться, избегают своих сородичей, дико озираются по сторонам в отличие от нормальных мышей, которые, будучи помещенными вместе в клетку, запрыгивают друг на друга и обнюхиваются.
В мозге модифицированных мышей ученые выявили ненормально низкий уровень белка рилина. Предыдущие исследования уже доказали, что низкий уровень этого белка в мозге человека может служить косвенным признаком шизофрении.
Сумасшедшие мыши выведены для изучения генетических механизмов шизофрении, что послужит ключом к созданию более эффективных лекарств от этого тяжелого психического заболевания.
Бессмертная мышь
Впрочем, ученые, занимающиеся генетическими модификациями мышей, не собираются останавливаться на достигнутом, благо цели, к которым можно стремиться, у них есть.
Премия в миллион долларов будет вручена тому, кто на примере лабораторной мыши докажет, что его исследования приблизили решение проблемы бессмертия. Учредитель премии - Фонд Мафусаила, среди участников фонда - один из отцов биотехнологии Вильям Хэзелтайн. Именно благодаря его вкладу размер премии достиг миллиона долларов.
Претендентам на миллион долларов предлагается предъявить “вещественный” результат исследований по одной из двух тем: мышь-долгожителя, выращенную произвольным способом, или группу мышей, к продлению жизни каждой из которых привело вмешательство в зрелом возрасте. А значит, наступивший 2008 г. принесет еще больше интересных научных открытий, чем год предыдущий.
Однако ученых больше интересует другой феномен, связанный с “супермышами”. Дело в том, что эти мыши, популяция которых сейчас насчитывает около 500 особей, едят за двоих, но при этом не заплывают жиром (в их организме его содержится в 10 раз меньше, чем у обычных мышей) и сохраняют отличную физическую форму. Самки с измененными генами могут приносить здоровое потомство в возрасте 2,5 лет (80 лет по человеческим меркам!), обычные же мыши перестают размножаться после первого года жизни. Да и живут “супермыши” дольше своих родственников, встречающихся в природе и в научных лабораториях, - целых 3 года. Отличается и поведение. Как только им исполняется несколько недель от роду, трансгенные мыши начинают проявлять повышенную активность и агрессивность, сохраняя их до глубокой старости.
“Мы объясняем это тем, что мускулы данных мышей содержат намного больше митохондрий. Это такие микроскопические “двигатели” в клетках, вырабатывающие энергию, - поясняет один из авторов исследования профессор Ричард Хэнсон. - По каким-то причинам количество митохондрий у них практически в 10 раз выше, чем в мышцах их собратьев, обитающих в дикой природе”.
Разумеется, новую разновидность грызунов вывели не просто так, а с целью изучения роли, которую гены играют в метаболизме. Модификация всего лишь одного гена привела к изменению обмена веществ, в частности, к улучшению потребления кислорода. Кроме того, при напряжении организм “супермыши” сжигает в основном жирные кислоты и производит очень мало молочной кислоты, при повышении концентрации которой в крови появляется усталость.
Ученые надеются, что изучение “супермышей” поможет лучше понять причины различных человеческих заболеваний, в частности, отложения шлаков в мышечных тканях. Тренеры же всего мира радостно потирают руки: не за горами тот час, когда будут созданы препараты, повышающие выносливость спортсменов.
Горячая мышь
А вот австралийские ученые из Института Гарвана в Сиднее пытались разобраться с проблемой ожирения. Для этих целей группа исследователей во главе с профессором Дэвидом Джеймсом создала генетически модифицированных “горячих” мышей.
“Горячими” грызунов назвали потому, что температура их тела на 1 градус Цельсия выше, чем у их нормальных собратьев. Ученые предположили, что при повышении температуры тела увеличивается скорость метаболизма, а значит, более интенсивно расходуются жировые запасы. И действительно, повышение температуры тела грызуна всего на 1 градус привело к тому, что потребление кислорода в его организме увеличилось на 30 процентов, потеря жира составила около 50 процентов.
Коллега профессора Джеймса доктор Тим Джилл признает, что “данное исследование представляет собой крупное достижение в понимании биологии регулирования веса”.
Худощавая мышь
Над сходной проблемой билась и группа американских ученых под руководством профессора Джеймса Нтамби из Университета Висконсина в Мэдисоне (США). Однако они считали, что ожирение легче предотвратить, чем лечить. И действительно, им удалось вывести нетолстеющих мышей. Отсутствие всего лишь одного гена привело к тому, что мыши совершенно не набирают массу тела при скармливании большого количества жирной пищи.
По словам ученых, данный ген отвечает за синтез фермента, который участвует в образовании одной из основных жирных кислот. Даже если количество жира в рационе генетически модифицированных грызунов достигало высокого уровня, он не откладывался в печени и других типичных местах - излишки жира просто сгорали в организме.
К сожалению, здесь не обошлось без осложнений. Как отметил один из соавторов работы биохимик Макото Миязаки, с возрастом у мышей отмечались проблемы с кожей и глазами.
Ученые надеются, что опыты, проведенные на мышах, помогут победить ожирение у людей - человеческий аналог гена уже обнаружен. Возможно, удастся создать препарат, который будет частично подавлять активность гена, обеспечивая защиту от ожирения и связанного с ним диабета при минимальных побочных эффектах.
Мышь бесхолестериновая
Израильские ученые из компании Quark Biotech пошли еще дальше, попытавшись раз и навсегда разобраться с холестерином. С одной стороны, это вещество чрезвычайно вредное. Его избыток в организме приводит к образованию желчных камней, атеросклеротических бляшек и другим нарушениям обмена веществ. С другой же - считается, что жизнь без холестерина в принципе невозможна. Эксперимент израильтян опроверг оба эти суждения.
“Выключив” ген, отвечающий за работу фермента, регулирующего синтез этого вещества, им удалось вывести мышь, в организме которой полностью отсутствовал холестерин. Вопреки прогнозам новорожденные грызуны оказались вполне жизнеспособными. Ученые объясняют это тем, что зверьки получали холестерин с молоком матери. Правда, масса их тела была на 25 процентов меньше, чем у обычных мышей. Впоследствии оказалось, что они совершенно бесплодны. Таким образом было доказано, что холестерин не является обязательным для эмбрионального развития, но необходим для репродукции.
Озабоченная мышь
История следующей мыши, павшей жертвой науки, напоминала бы анекдот, не занимайся ее выведением ученые из солидного Гарвардского университета. Исключительно в научных целях им удалось получить мышей, которые не могут отличить самца от самки и пытаются спариваться со всеми без разбору.
Причиной подобной “неразборчивости в связях” является то, что у грызунов отключен ген, ответственный за функционирование органа, воспринимающего особые химические соединения - феромоны.
Предположения о важной роли феромонов в регуляции полового поведения высказывались давно. Воспринимающий их механизм хорошо развит у животных. Возможно, он функционирует у плода и новорожденного, однако его функция утрачивается по мере взросления человека. Несмотря на это, рынок предлагает немало парфюмерных средств, производители которых обещают сделать потребителя неотразимым для особ противоположного пола именно благодаря феромонам.
Ученые уже заявили, что они намерены продолжать изучение бисексуальных мышей в надежде, что это поможет понять механизм аналогичных расстройств у людей.
Бесстрашная мышь
Японские генетики Ко Кобаякава и Хитоси Сакано вывели мышей, которые не боятся запаха кошки. Естественная врожденная реакция на запахи, присущая нормальным мышам, у них отсутствует, однако способность чувствовать запахи сохраняется. Реакция не проявлялась ни на поведенческом уровне - мыши пытались играть с кошками, ни на физиологическом - гормон, который обычно выделяется при стрессе, у них обнаружить не удалось. При этом не испытывая страха перед представителями семейства кошачьих, модифицированные мыши не интересовались запахом еды и мочи особей своего же вида.
Разумеется, ученые вывели этих бесстрашных мышей, чтобы понять, как мозг реагирует на те или иные запахи. Известно, что, попадая в носовую полость, запах раздражает обонятельные нейроны, расположенные в обонятельном эпителии, который делится на два участка - верхний и нижний. Нейроны двух участков различаются по своему строению, но отличаются ли их функции связи с мозгом, известно не было. Для выяснения этого и была выведена популяция мышей, у которых верхний участок обонятельного эпителия не содержал нейронов. По мнению ученых, нейроны верхнего участка обонятельного эпителия отвечают за врожденную реакцию мозга на определенные запахи, а нижнего - за приобретенную в течение жизни организма. Предположительно, такая же система действует и у человека, хотя у него приобретенные реакции часто могут иметь приоритет над врожденными.
Сумасшедшая мышь
А вот исследователи из Техасского юго-западного медицинского центра и Детского госпиталя Цинциннати (США) вывели генетически измененных мышей, которые имеют мутации в двух ключевых генах, вызывающих шизофрению. Гены регулируют выработку белков, влияющих на работу мозга.
“У этих мышей наблюдаются те же отклонения, что и у людей, страдающих шизофренией”, - поясняет руководитель исследования, биохимик из Юго-западного университета Техаса Стивен Макнайт. И действительно, мыши с данной генетической мутацией отказываются общаться, избегают своих сородичей, дико озираются по сторонам в отличие от нормальных мышей, которые, будучи помещенными вместе в клетку, запрыгивают друг на друга и обнюхиваются.
В мозге модифицированных мышей ученые выявили ненормально низкий уровень белка рилина. Предыдущие исследования уже доказали, что низкий уровень этого белка в мозге человека может служить косвенным признаком шизофрении.
Сумасшедшие мыши выведены для изучения генетических механизмов шизофрении, что послужит ключом к созданию более эффективных лекарств от этого тяжелого психического заболевания.
Бессмертная мышь
Впрочем, ученые, занимающиеся генетическими модификациями мышей, не собираются останавливаться на достигнутом, благо цели, к которым можно стремиться, у них есть.
Премия в миллион долларов будет вручена тому, кто на примере лабораторной мыши докажет, что его исследования приблизили решение проблемы бессмертия. Учредитель премии - Фонд Мафусаила, среди участников фонда - один из отцов биотехнологии Вильям Хэзелтайн. Именно благодаря его вкладу размер премии достиг миллиона долларов.
Претендентам на миллион долларов предлагается предъявить “вещественный” результат исследований по одной из двух тем: мышь-долгожителя, выращенную произвольным способом, или группу мышей, к продлению жизни каждой из которых привело вмешательство в зрелом возрасте. А значит, наступивший 2008 г. принесет еще больше интересных научных открытий, чем год предыдущий.
Обсуждения Мыши-мутанты