Генетическая модификация впервые применена к сумчатым
Учёные из Центра динамических исследований биосистем RIKEN (BDR) впервые создали генетически модифицированное сумчатое животное. Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, поможет расшифровать генетическую основу уникальных характеристик, наблюдаемых только у сумчатых.
Для изучения биологических процессов критически важны генетически модифицированные животные, особенно мыши и крысы. Сумчатые, обладая уникальными чертами, требуют собственной модели. Лучшим кандидатом является опоссум, считающийся предком всех сумчатых, с полностью секвенированным геномом и характеристиками размножения, схожими с грызунами.
Опоссумы, как и другие сумчатые, демонстрируют ряд особенностей:
- Развитие без функциональной плаценты и преждевременные роды.
- Способность заболеть раком кожи просто от воздействия ультрафиолета (как у человека, но не у других млекопитающих).
- Естественная регенерация спинного мозга у новорождённых детёнышей после травм.
До сих пор анализ генетики этих процессов был невозможен без технологии генетической модификации сумчатых.
Преодоление барьеров
Команда под руководством Хироши Киёнари из RIKEN BDR решила ключевые проблемы:
- Систематический сбор яйцеклеток: Длинный эстральный цикл и сильное чувство территории у опоссумов затрудняли спаривание. Учёные применили гормональную стимуляцию эструса у самок, что значительно сократило время до спаривания.
- Пересадка эмбриона: Исследователи успешно перенесли оплодотворённую яйцеклетку в матку фертильной самки-реципиента и получили потомство. Это первый случай установления технологии пересадки эмбрионов у сумчатых.
- Микроинъекция: Толстый белковый слой и твёрдая оболочка опоссумовой яйцеклетки не позволяли проникнуть стандартной игле. Решением стало использование пьезоэлектрического элемента вместе с иглой, что позволило пробить барьер без значительных повреждений.
Подтверждение успеха
Для проверки методологии учёные отредактировали ген, ответственный за выработку пигментов тела. Часть полученного потомства оказалась альбиносами, и этот признак унаследовало следующее поколение. Это подтвердило первый успешный случай редактирования генома у сумчатых.
Значение для науки
«Сумчатые представляют один из трёх подклассов современных млекопитающих с рядом уникальных характеристик, — говорит Киёнари. — Установив технологию в этом эксперименте-доказательстве концепции, будущие исследования смогут создавать генетически модифицированных сумчатых, что повлияет на области эмбриологии млекопитающих, геномного импринтинга, репродукции, нейробиологии, иммуногенетики, биологии рака и даже сравнительной эволюции».