Тайваньские ученые вывели зеленых светящихся поросят

Зачем ученым светящиеся свиньи

Генная инженерия животных — это не просто светящиеся свиньи. Это решение многих проблем, которые другими способами решить просто невозможно

Николай Кукушкин о том, что именно светится в «светящихся свиньях», как так получилось и для чего это нужно

Новости о «светящихся в темноте» животных, изготовленных очередной группой британских или, что чаще, азиатских ученых, появляются в прессе с завидной регулярностью и неизменно шокируют общественность. Создается впечатление, что генетики только и думают о том, как бы на государственные деньги придумать самое экзотическое издевательство над кошками, собаками или свиньями. Конечно, это не так: генетические манипуляции над млекопитающими направлены на решение серьезных медицинских и сельскохозяйственных проблем. Но какая связь может быть между светящейся свиньей и человеческой болезнью?

Зеленая революция

Начать, пожалуй, следует с исправления не слишком существенной, но широко распространенной в газетных заголовках ошибки. Ни кошки, изготовленные в 2007 году, ни собаки, полученные в2009 году, ни свиньи, промелькнувшие в новостях совсем недавно, не светятся в темноте. Как и десятки других животных, выращенных в лабораториях за последние десять лет, все они действительно светятся зеленым — но не в темноте, а при облучении синим светом или ультрафиолетом.

Это свойство обусловлено тем, что всем этим животным вводится ген зеленого флуоресцентного белка (green fluorescent protein, GFP). Именно биохимическими свойствами последнего определяется зеленое свечение кошек и свиней. Помимо GFP, существуют флуоресцентные белки и других цветов — красного, желтого, голубого и т.д. Но GFP среди них — безусловно, главная «знаменитость».

Светящийся зеленый белок был выделен из медузы Aequorea victoria в 1960-х годах. Но настоящую революцию в науке он произвел в 1990-х, когда был расшифрован ген, кодирующий GFP. В то время генная инженерия только набирала обороты в биологических лабораториях по всему миру, и ученые не сразу сообразили, что белок из ничем не примечательной глубоководной медузы может в корне изменить подход к биологическому эксперименту в самых разных областях науки.

Центральной проблемой практически любого эксперимента, связанного с ролью тех или иных молекул в клетках, органах или целых организмах, является необходимость каким-то образом увидеть эти молекулы в их «среде обитания». Существует масса методов «наблюдения» за молекулярным миром, но подавляющее большинство из этих методов предполагает, что клетка или, например, гистологический срез «фиксируются» перед тем, как их можно будет проанализировать. Процесс фиксации может включать обработку формалином, заморозку, гомогенизацию в пробирке и т.д. Понятно, что после таких манипуляций эксперимент заканчивается — воскресить клетку после того, как ее растворили в кислоте, уже не получится.

GFP и подобные ему белки открыли возможность «слежки» за жизнью молекул без «ареста» целых клеток и тканей, в которых эти молекулы обитают. Достаточно снабдить микроскоп синим лазером и зеленым светофильтром: свечение безопасно для клеток, но о многом может рассказать ученым.

Связывая генетическими методами GFP с другими белками, мы можем проследить, например, динамику их работы в разных частях организма. Можно определить, где именно внутри клетки они находятся, не потревожив при этом саму клетку.

Возможности не ограничиваются белками. Определенные участки ДНК, например, могут регулировать работу генов, связанных с раком. Заменяя последние геном GFP и подвергая клетку различным воздействиям, мы можем, наблюдая за зеленым свечением, узнать, при каких условиях активируются механизмы, способные вызвать рак.

Это — только самые простые примеры использования GFP. Сегодня почти каждое исследование в области клеточной биологии использует тот или иной флуоресцентный белок. За открытие GFP в 2008 году была вручена Нобелевская премия по химии.

Но для чего требуется вводить GFP в целые организмы?

Роль кантри-музыки в истории науки

Чтобы разобраться в этом вопросе, нужно вспомнить еще одну научную революцию 1990-х. Тогда, 5 июля 1996 года на свет появилась самая известная в мире овца по имени Долли. Известность ее заключалась в том, что геном Долли был получен не в результате слияния «половинчатых» геномов сперматозоида и яйцеклетки — как происходит у млекопитающих в норме — а путем пересадки «взрослого» ядра с «готовым» геномом в «пустую» яйцеклетку.

Самое интересное заключалось в том, что ядро, использованное для «воспроизведения» Долли, было взято из соматической (то есть не половой, предназначенной для размножения) клетки, а именно — из клетки молочной железы. С этим фактом, кстати, связано и имя Долли: с учетом такого источника генетической информации, овца была названа в честь американской кантри-певицы Долли Партон, известной своими пышными формами.

Метод, впервые опробованный на Долли, таким образом, получил название «пересадка ядра соматической клетки» (somatic cell nuclear transfer, SCNT). Успех этого метода впервые доказал на практике, что целый организм млекопитающего может быть воспроизведен только на основе генетической информации из одной взрослой клетки.

Сегодня успешно проведенным SCNT уже никого не удивишь. Процедура была опробована и на домашних животных, и на крупном рогатом скоте, и на многих других представителях млекопитающих. В чем польза таких экспериментов?

Во-первых, они позволяют клонировать уже имеющихся животных. Например, в Южной Корее с помощью клонирования размножают собак для работы на таможне — по расчетам специалистов, процедура клонирования в данном случае выгоднее традиционного разведения и дрессировки потенциально профнепригодных щенков. Тот же метод может потенциально использоваться для «воскрешения» вымерших видов.

Во-вторых, получение целых организмов из взрослых клеток открывает широчайшие возможности для генной инженерии. Методы введения новых генов в изолированные взрослые клетки многочисленны и хорошо разработаны. Если из таких модифицированных клеток можно получать целые организмы, то значит, можно манипулировать геномом собак и овец. Именно этот фактор является доминирующим в неизменном интересе научного сообщества к клонированию животных.

Инженерная смекалка и генетическая «рыба»

В принципе, вводить гены во взрослые клетки с целью дальнейшей пересадки ядра в «опустошенную» яйцеклетку — процесс довольно сложный и крайне малоэффективный. Куда проще работать с эмбриональными клетками. В этом случае их можно модифицировать и «подсадить» в эмбрион, когда он уже уверенно развивается.

В результате «обычные» и трансгенные клетки случайным образом распределяются по зародышу. Образуется химера: часть клеток взрослого организма содержит введенный ген, часть — нет. Но если найти такое животное, у которого модифицированные клетки сформировали половую систему (включая яйцеклетки или сперматозоиды), то потомство таких животных станет уже полноценно генетически модифицированным.

К сожалению, такой метод доступен далеко не для всех животных. Технические затруднения (например, с культивированием эмбриональных клеток) на сегодняшний день позволяют рутинно проводить описанные операции только на мышах. Именно поэтому мыши — столь любимый биологами объект: мы попросту не умеем так легко генетически модифицировать других млекопитающих.

Итого, в большинстве случаев генетическая модификация других млекопитающих ограничена пересадкой ядра. Но, как уже упоминалось, этот процесс сложен, дорог и крайне малоэффективен. Пересадка ядра микроманипуляторами сама по себе не слишком проста, но с учетом того, что во взрослое животное развивается только каждая сотая полученная клетка, процесс и вовсе превращается в сизифов труд.

Поэтому в науке существует неизменный спрос на новые методики генетической модификации с последующей пересадкой ядра. Ученые придумывают все более и более эффективные схемы, подключают целые генетические модули, облегчающие встраивание генов и улучшающие «приживание» модифицированного ядра в яйцеклетке.

Например, в упомянутой недавней работе на свиньях использовалась патентованная коммерческая система из двух генетических «зондов», один из которых кодировал фермент из мотылька Trichoplusia ni, «вырезающий» нужный ген и интегрирующий его в геном клетки. Словом, на сегодняшний день генетическая инженерия ничем не уступает в сложности инженерии в традиционном понимании.

Здесь в дело вступает зеленый флуоресцентный белок. Если цель вашего исследования — оптимизация метода «пересадки гена» (неважно какого) во взрослый организм, то нет ничего более простого, проверенного и эффектного, чем GFP. В подобных исследованиях зеленый белок выполняет роль «рыбы» в верстках сайтов и журналов. GFP — это генетический lorem ipsum (название классического текста-«рыбы»).

Модифицируй это

Зачем вообще нужна генетическая модификация животных? Для ученых, разрабатывающих новые методы SCNT, этот вопрос даже не стоит: возможности метода практически безграничны. Но чтобы не быть голословными, стоит привести хотя бы несколько примеров потенциального применения генетической модификации на практике.

1. Производство лекарств. Огромное количество лекарственных белков содержится в естественных источниках в настолько малых количествах, что выделить их оттуда не представляется возможным. На сегодняшний день большинство таких белков получают с помощью генетически модифицированных дрожжей и бактерий. Но эти организмы очень далеки от млекопитающих и не умеют в точности воссоздавать белки человека. Это может приводить как к низкой эффективности лекарств, так и к более серьезным проблемам, например, аллергическим реакциям.

Вводя гены инсулина, интерферона, факторов свертывания крови и многих других необходимых нам белков, например, в молочные железы коровам, мы можем получить настоящую фабрику лекарств, причем гораздо более высокого качества. Такие препараты уже существуют: например, антикоагулянт ATryn, полученный из молока трансгенных коз, одобрен для медицинского использования в Европе и США.

2. Ксенотрансплантация. Пересадка органов от животных людям могла казаться безумной идеей еще двадцать лет назад, но сегодня это вопрос решения нескольких технических затруднений. В частности, особый интерес представляют все те же свиньи, чья физиология по многим параметрам похожа на человеческую. Часть проблем отторжения и совместимости органов уже решена «отключением» некоторых свиных генов. Некоторые авторы утверждают, что ожидать появления парнокопытных доноров органов для человека можно в течение десяти лет.

3. Моделирование заболеваний. Мыши помогли ученым найти тысячи лекарств, успешно используемых на практике. Но грызуны сильно отличаются от человека, и далеко не все болезни можно моделировать на мышах. Например, крайне неэффективны мышиные модели в исследованиях инфаркта миокарда, болезни Альцгеймера и рассеянного склероза. Более эффективные методы генетической манипуляции других животных могут существенно облегчить жизнь биологам, врачам и миллионам пациентов.

4. Сельское хозяйство. Сегодняшняя репутация генетически модифицированных продуктов не оставляет особых надежд на скорое появление на прилавках ГМ-мяса. Тем не менее в условиях постепенного истощения почв и природных ресурсов, эффективность производства пищи на единицу площади плодородной земли может в обозримом будущем стать главенствующим фактором, особенно в развивающихся странах. В этой ситуации генетическая модификация окажется незаменимой: от повышения устойчивости скота к патогенам и физическим нагрузкам до увеличения выходов молока и мышечной массы. Кроме того, с помощью генной инженерии можно снизить негативное влияние скота на окружающую среду.

Иными словами, генная инженерия животных — это не просто светящиеся свиньи. Это решение многих проблем, которые другими способами решить просто невозможно. Об этом стоит помнить, даже если вы все еще боитесь есть генетически модифицированную кукурузу.

Источник

Китайцы вывели к Новому году светящихся в темноте поросят

• Китайские ученые к Новому году вывели светящихся в темноте поросят
• Порноактриса после группового изнасилования разоткровенничалась в больничной палате
• «Вписка удалась»: в Сети обсуждают секс-видео с 15-летней школьницей на вечеринке
• В городах КНДР снимают портреты Ким Ир Сена и Ким Чен Ира
• Первое интервью «русской Ванги» из Читы. Эксклюзив НТВ
• Климатический саммит: сколько России придется платить за «углеродный след»
• Жительница Тюмени затравила соседку
• Россиянин вынужден ночевать с женой лишь с разрешения ее бывшего мужа
• Туман в Москве вновь сгустился: кадры очевидцев

Поросята, созданные учеными сельскохозяйственного университета, в темноте становятся зелеными.

Этих милых и забавных поросят можно запросто использовать в качестве живого украшения на новогоднем празднике. В Китае ученые создали уникальную породу свиней, которые способны светиться в темноте, пишет The Huffington Post.

По информации издания, получить таких необычных поросят исследователям из аграрного университета удалось благодаря скрещиванию свиней с медузами. Из их ДНК был взят зеленый флуоресцентный белок, который вводили в эмбрионы свиней.

Чуть ранее благодаря технике, разработанной специалистами Гавайского университета в Маноа, появились и светящиеся кролики. Впрочем, сами ученые признаются: они создают таких животных не забавы ради, а чтобы получать лекарства для лечения людей, страдающих врожденными заболеваниями.

Источник

Флуоресцентные свиньи. Для чего они нужны и как они появились?

Три зеленых светящихся поросенка мужского пола появились на свет в конце минувшего года благодаря усилиям ученых из Национального университета Тайваня. Сообщая о рождении уникальных животных, профессор У Шинь-Чжи выразил надежду, что их появление поможет в дальнейших исследованиях стволовых клеток.

Эмбрионы, в которые был введен флуоресцентный зеленый протеин (его позаимствовали у медуз) , были внедрены восьми свиноматкам, но только четыре из них забеременели, и лишь три беременности завершились успешными родами. Поросята имеют зеленоватый оттенок даже при обычном дневном свете, а в ультрафиолетовых лучах выглядят и вовсе ярко-зелеными.

Тайваньские поросята — не первые жертвы научных экспериментов, обладающие подобными свойствами. Флуоресцентный зеленый протеин (GFP) уже использовался для выведения зеленых мышей, рыбок, малярийных комаров и кроликов, и если кролик был создан художником Эдуардо Кацом только в качестве символа единства науки и искусства, то создание других животных преследовало абсолютно практические цели. Так, использование GFP при выведении генетически модифицированных малярийных комаров позволило получить самцов с зелеными половыми органами, не способных к размножению. В результате в комарином выводке можно легко отделить самцов от самок и выпустить их на волю: стерилизованные комары вымещают своих полноценных собратьев и таким образом препятствуют росту популяции.

Что же касается мышей с протеином GFP, то их вывели для изучения раковых заболеваний: раковые клетки, внедренные в организм такой мышки, не флуоресцируют, и это упрощает наблюдения за развитием заболевания. Светящихся поросят тоже уже создавали — профессор Рэнди Пратер из Университета Миссури-Колумбия, работающий над проблемами ксенотрансплантации (то есть пересадки органов от свиньи к человеку) , четыре года назад использовал флуоресцентный желтый протеин в качестве доказательства, что выведенные им животные действительно являются трансгенными.

По словам Шинь-Чжи, новое поколение зеленых поросят позволит благодаря флуоресценции визуально, не прибегая к биопсии или другим сложным процедурам, наблюдать развитие тканей при пересадке стволовых клеток. «Флуоресцентные зеленые свиньи уже существовали, — признает ученый, — но у свиней, выведенных до сих пор наблюдалась лишь частичная флуоресценция. Животные, полученные нами, – единственные в мире свиньи, у которых даже сердце и внутренние органы зеленого цвета» .

Хрюшкам добавили гены бактерий, живущих в иллициях церациевых удильщиков и некоторых медузах.

Теперь не позорно с такой хрюндей в клуб . на поводочек ее.

Зелёные светящиеся поросята — трансгенные свиньи, выведенные группой исследователей из Национального университета Тайваня, под руководством профессора У Шинь-Чжи. О результатах эксперимента было объявлено в январе 2006 года.

Такие свиньи были выведены путём введения в ДНК-цепочку эмбриона гена зелёного флуоресцентного белка, позаимствованного у флуоресцирующей медузы. Затем эмбрион был имплантирован в матку самки свиньи. Поросята светятся зелёным цветом в темноте и имеют зеленоватый оттенок кожи и глаз при дневном свете. «Флуоресцентные зелёные свиньи уже существовали, — признаёт У Шинь-Чжи, — но у свиней, выведенных до сих пор наблюдалась лишь частичная флуоресценция. Животные, полученные нами, — единственные в мире свиньи, у которых даже сердце и внутренние органы зеленого цвета» .

Основная цель выведения таких свиней, по заявлениям исследователей, — возможность визуального наблюдения за развитием тканей при пересадке стволовых клеток.

Источник