Genetycznie zmodyfikowana mysz - Genetically modified mouse
Genetycznie zmodyfikowane myszy lub inżynierii genetycznej myszy model ( GEMM ) jest myszy ( Mus musculus ), który miał swój genom zmienione poprzez zastosowanie inżynierii genetycznej technik. Genetycznie zmodyfikowane myszy są powszechnie wykorzystywane do badań lub jako zwierzęce modele chorób człowieka, a także do badań nad genami. Wraz z heteroprzeszczepami pochodzącymi od pacjentów (PDX), GEMM są najczęstszymi modelami in vivo w badaniach nad rakiem . Oba podejścia są uważane za komplementarne i mogą być stosowane do podsumowania różnych aspektów choroby. GEMM są również bardzo interesujące z punktu widzenia opracowywania leków , ponieważ ułatwiają walidację docelową oraz badanie odpowiedzi, oporności, toksyczności i farmakodynamiki .
Historia
W 1974 roku Beatrice Mintz i Rudolf Jaenisch stworzyli pierwsze genetycznie zmodyfikowane zwierzę, wstawiając wirusa DNA do embrionu myszy we wczesnym stadium i pokazując, że wstawione geny są obecne w każdej komórce. Jednak myszy nie przekazały transgenu swojemu potomstwu, a zatem wpływ i możliwość zastosowania tego eksperymentu były ograniczone. W 1981 roku laboratoria Frank Ruddle z Yale University , Frank Costantini i Elizabeth Lacy od Oksfordu i Ralpha L. Brinster i Richarda Palmiter we współpracy z University of Pennsylvania i University of Washington wstrzykuje oczyszczony DNA do zarodka myszy jednokomórkowe wykorzystującego techniki opracowane przez Brinster w latach 60. i 70. XX wieku, pokazujące po raz pierwszy przekazywanie materiału genetycznego kolejnym pokoleniom. W latach 80. Palmiter i Brinster opracowali i prowadzili dziedzinę transgenezy, udoskonalając metody modyfikacji linii zarodkowej i wykorzystując te techniki do wyjaśnienia aktywności i funkcji genów w sposób, który nie był możliwy przed ich unikalnym podejściem.
Metody
Istnieją dwa podstawowe podejścia techniczne do produkcji genetycznie zmodyfikowanych myszy. Pierwsza obejmuje wstrzyknięcie przedjądrowe , technikę opracowaną i udoskonaloną przez Ralpha L. Brinstera w latach 60. i 70. XX wieku, do pojedynczej komórki mysiego zarodka, gdzie losowo integruje się z genomem myszy. Ta metoda tworzy transgeniczną mysz i służy do wprowadzania nowej informacji genetycznej do genomu myszy lub do nadekspresji genów endogennych . Drugie podejście, zapoczątkowane przez Olivera Smithiesa i Mario Capecchi , obejmuje modyfikację embrionalnych komórek macierzystych za pomocą konstruktu DNA zawierającego sekwencje DNA homologiczne do genu docelowego. Zarodkowe komórki macierzyste, które rekombinują z genomowym DNA, są selekcjonowane, a następnie wstrzykiwane do blastocyst myszy . Metoda ta służy do manipulowania pojedynczym genem, w większości przypadków „nokautowania” genu docelowego, chociaż mogą wystąpić coraz bardziej subtelne i złożone manipulacje genetyczne (np. humanizacja konkretnego białka lub zmiana pojedynczych nukleotydów ).
Zastosowania
Genetycznie zmodyfikowane myszy są szeroko wykorzystywane w badaniach jako modele chorób ludzkich. Myszy są użytecznym modelem do manipulacji genetycznych i badań, ponieważ ich tkanki i narządy są podobne do ludzkich i niosą praktycznie wszystkie te same geny, które działają u ludzi. Mają także przewagę nad innymi ssakami, jeśli chodzi o badania, ponieważ są dostępne w setkach genetycznie jednorodnych szczepów. Ponadto, ze względu na swój rozmiar, można je przechowywać i przechowywać w dużych ilościach, co zmniejsza koszty badań i eksperymentów. Najpopularniejszym typem jest mysz nokautowa , w której usuwa się aktywność jednego (lub w niektórych przypadkach wielu) genów. Zostały one wykorzystane do badania i modelowania otyłości, chorób serca, cukrzycy, zapalenia stawów, nadużywania substancji, lęku, starzenia się, przyjmowania temperatury i bólu oraz choroby Parkinsona. Myszy transgeniczne, które mają nosicielstwo sklonowanych onkogenów i myszy z nokautem, pozbawione genów hamujących nowotwór , dostarczyły dobrych modeli dla ludzkiego raka . Opracowano setki takich oncomice obejmujących szeroki zakres nowotworów dotykających większość narządów ciała i są one udoskonalane, aby stały się bardziej reprezentatywne dla ludzkiego raka. Objawy choroby i potencjalne leki lub terapie można przetestować na tych mysich modelach.
Mysz została genetycznie zmodyfikowana, aby zwiększyć wzrost i siłę mięśni poprzez nadekspresję insulinopodobnego czynnika wzrostu I (IGF-I) w zróżnicowanych włóknach mięśniowych . Inna mysz ma zmieniony gen, który bierze udział w metabolizmie glukozy i działa szybciej, żyje dłużej, jest bardziej aktywna seksualnie i je więcej bez przytycia niż przeciętna mysz (patrz Supermysz metaboliczny ). Inna mysz miała zablokowany lub usunięty receptor TRPM8 w badaniu z udziałem kapsaicyny i mentolu . Po usunięciu receptora TRPM8 mysz nie była w stanie wykryć niewielkich zmian temperatury i związanego z tym bólu.
Należy zachować szczególną ostrożność przy podejmowaniu decyzji o wykorzystaniu genetycznie zmodyfikowanych myszy w badaniach. Czasami pomija się nawet podstawowe kwestie, takie jak wybór prawidłowej myszy sterującej „dzikiego typu”, która ma być używana do porównania.