Трансгеноз в фундаментальных исследованиях: общие сведения
Тривиально будет сказать, что практически все проблемы молекулярной генетики, клеточной биологии, иммунологии, эмбриогенетики и прочая и прочая, используют очень широко трансгенных животных. Начать хотя бы с того, что уже ранние исследования трансгенных мышей, фокусировавшиеся главным образом на изучении контроля экспрессии и ее тканеспецифичности на уровне целого организма, привели к одной из основных концепций современной молекулярной биологии, что регуляторные элементы транскрипции являются основными факторами, определяющими тканеспецифичность экспрессиии [ Hanahan, 1989 ].
Применения трансгенной технологии столь разнообразны, что я не могу рассказать о всех по двум причинам. Во-первых не позволит место, а во вторых я просто не знаю все применения или знаю, но не понимаю. Одних только нокаутированых по разным локусам мышей на середину 1995 года приходится около 300 [ Brandon ea 1995 , Brandon ea 1995 , Brandon ea 1995 ].
Хотя информация, получаемая с помощью трансгеноза и особенно с помощью таргетинга, стремительно растет, и в 1994 году было описано почти 150 экспериментов по нокауту по сравнению с единичными экспериментами, описанными в 1989 и 1990 годах, работы концентрируются вокруг сравнительно небольшого числа известных генов. Это неудивительно, если вспомнить, что мы знаем что-то только о примерно 3% генов человека и еще меньше о генах мыши. Результаты, получаемые с помощью трансгеноза, также говорят нам о малости наших познаний: не часто получаются ожидаемые с точки зрения существующих представлений результаты. Во многих случаях для известных генов и белков выявляются совершенно неожиданные роли. Часто оказывается, что существуют компенсаторные механизмы, которые позволяют животному обходиться без белков, чрезвычайно важных или даже жизненно важных, с точки зрения имеющихся данных.
Из 263 нокаутов, описанных в компендуме [ Brandon ea 1995 , Brandon ea 1995 , Brandon ea 1995 ], только примерно 25% привели к смерти перед или сразу после рождения, а большинство нокаутированных животных доживало до взрослого состояния. Но при этом только примерно десяток или два из них были практически нормальны, и можно полагать, что при более тщательном анализе у них тоже будут обнаружены дефекты. Вот эти последние слова "при более тщательном анализе" - показывают, что часто мы не знаем, где и что искать, круг анализов, которые мы выполняем, также ограничен нашим знанием, и мы вынуждены искать то, что уже известно. Поэтому будем с надеждой ждать результатов геномики.
Оказывается, кроме того, что одни и те же нуль мутации проявляют очень высокий уровень вариабельности связанных с ними фенотипов между индивидуальными мышами. Это требует внимательного осмысления. Что вызывает эту вариабельность: положение данного зародыша в матке во время беременности или условия содержания? Когда одна и та же мутация имеет разные эффекты в разных линиях мышей, это более понятено - здесь видимо сказываются влияния различий в генетической структуре исследуемых линий. Но все равно это требует анализа генетических факторов, накладывающих свой отпечаток на фенотипические проявления данной мутации.
А теперь несколько примеров. Иммунология. Проблемы аутотолерантности (Self tolerance) и аутоимммунности (Autoimmunity) [ Hanahan, 1989 , Trowsdale, 1993 ].
Иммунная система работает на уровне целого организма. В своей работе она придерживается нескольких фундаментальных принципов. Один из самых критических принципов, как вы понимаете, принцип самотолерантности, self-tolerance. Т.е. иммунная система не реагирует со своим антигенами, не отторгает свои клетки и ткани. Вопрос в том, как она достигает этого чрезвычайно чувствительного узнавания своих. Сейчас полагают, что эта дискриминирующая способность установливается в процессе периода самообучения (self-learning). Этот период по времени в развитии организма совпадает с появлением лимфоцитов. Напомню, что существует три главных класса лимфоцитов: В-лимфоциты производят антитела, цитотоксические Т-лимфоциты (далее будем их обозначать, как CTL, так принято в англоязычной литературе), которые разрушают клетки, несущие чужие антигены, и Т-лимфоциты помощники, регулирующие активность В- и Т-лимфоцитов. (Далее мы увидим, что существуют подклассы лимфоцитов). Так вот считают, что в процессе развития В и Т- клетки селектируются по способности узнавать чужие и не узнавать свои антигены. Трансгенные мыши дали уникальную возможноть исследовать эту гипотезу. Идея некоторых опытов, направленных на прояснение этой проблемы, проста до примитивности. Давайте сделаем трансгенную мышь с геном кодирующим и синтезирующим продукт, который никогда ни одна мышь на белом свете не синтезировала в своем организме. Поскольку этот ген оказывается в геноме и передается по наследству, то генетически он - свой. Но что будет делать иммунная система с продуктом этого гена? Дальше - больше. Можно создать ситуацию, когда большинство В- и Т-лимфоцитов синтезируют готовые к узнаванию этого продукта (антигена) иммуноглобулины или Т-клеточные рецепторы. Готовые к узнаванию - значит перегруппированные. Давайте надеяться, что вы знаете, о чем идет речь, а если не припомните, то прочтите в учебниках по иммунологии, например [ Пол, 1987 ]. Такие перегруппированные и готовые к узнаванию определенного антигена иммуноглобулиновые гены или Т-клеточные рецепторы можно получить путем клонирования из специализированных клеток.
