Nokautuota pelė (KO): apibrėžimas, taikymai ir istorija
Sužinokite apie nokautuotą pelę (KO): apibrėžimą, genetikos taikymus, istoriją nuo pirmųjų modelių iki Nobelio apdovanojimo ir praktinius laboratorinius panaudojimus.
Nokautavusi pelė - tai genetiškai modifikuota pelė, kurios vienas ar daugiau genų yra išjungti. Tokios pelės dažnai vadinamos „nokaut“ (KO) pelėmis ir jos suteikia galimybę suprasti, kaip konkretus genas prisideda prie organizmo vystymosi, fiziologijos ar ligų.
Kam jos naudojamos
Nokautuotos pelės yra svarbūs gyvūnų modeliai tiriant genų, kurių seka nustatyta, bet kurių funkcijos dar nežinomos, vaidmenį. Sukėlę konkretaus geno neaktyvumą pelėje ir stebėdami elgesio, fiziologinius ar biocheminius pokyčius, mokslininkai gali daryti išvadas apie tikėtiną jo funkciją.
Pagrindinės taikymo sritys:
- Moksliniai tyrimai genų funkcijai nustatyti;
- Ligos modeliavimas (pvz., vėžys, neurodegeneracinės ligos, imuninės sistemos sutrikimai);
- Vaistų taikinių validacija ir farmacologiniai tyrimai;
- Toksikologiniai tyrimai ir biologinių mechanizmų aiškinimas;
- Genetinių mechanizmų, susijusių su vystymusi ir medžiagų apykaita, tyrimas.
Kaip gaminamos nokautuotos pelės
Tradiciškai nokauto pelės buvo kuriamos naudojant homologinę rekombinaciją embrioninėse kamieninėse ląstelėse (ES ląstelėse). Šį metodą išvystė ir pritaikė pradininkai, kuriems 2007 m. buvo paskirta Nobelio fiziologijos ar medicinos premija. ES ląstelėse atliekama genų redagavimo konstrukcija, po to modifikuotos ląstelės integruojamos į embrioną, kuri vėliau vystosi į chimerinę pelę, o iš jos gali kilti visiškai nokautuoti palikuonys.
Per pastarąjį dešimtmetį genų redagavimo technologijos smarkiai pažengė: CRISPR/Cas9, TALEN ir zinc-finger endonukleazės leido kurti nokautus greičiau, pigiau ir dažnai tiesiogiai genetiniuose embrionuose, apeinant sudėtingesnį ES ląstelių etapą. Dėl to laikotarpis ir kaštai, reikalingi naujos KO linijos gavimui, gerokai sumažėjo.
Svarbios pastabos: yra ir sudėtingesnių modelių — sąlyginiai (conditional) nokautai, kai genas išjungiami tik tam tikruose audiniuose arba tik pasirinktu laiku (pvz., naudojant Cre-Lox sistemos sprendimus).
Pelės kaip laboratoriniai gyvūnai
Šiuo metu pelės yra artimiausios žmogui laboratorinių gyvūnų rūšys, kurioms galima lengvai taikyti nokauto metodą. Jos plačiai naudojamos nokauto eksperimentams, ypač tiems genetiniams klausimams, kurie susiję su žmogaus fiziologija. Pelės turi trumpą reprodukcinį ciklą, gerai išvystytą genetiką ir daug bendrų genetinių bei fiziologinių bruožų su žmonėmis, todėl yra patogios modelinės sistemos.
Kitų rūšių nokautai
Genų nukauti žiurkėms yra daug sunkiau ir tai įmanoma tik nuo 2003 m. Tačiau su naujomis genų redagavimo technologijomis, ypač CRISPR, genų modifikacijos tapo plačiau prieinamos ir kitiems modeliams (žirafos, žiurkės, triušiai ir kt.), o procesas pagreitėjo.
Istorija ir pripažinimas
1989 m. Mario R. Capecchi, Martinas Evansas ir Oliveris Smithiesas sukūrė pirmąją nokautuotą pelę, už kurią 2007 m. jiems buvo paskirta Nobelio fiziologijos ar medicinos premija. Išsamus paaiškinimas, kaip gaminamos nokautuotos (KO) pelės, pateikiamas 2007 m. Nobelio fiziologijos ar medicinos premijos svetainėje.
Etika, reguliavimas ir gerovė
Nokautuotų pelių naudojimas kelia etinių ir gerovės klausimų. Daugelyje šalių eksperimentai su gyvūnais privalo gauti etinį įvertinimą ir atitikti griežtas gerovės gaires. Taip pat taikoma 3R principų (angl. Replace, Reduce, Refine) nuostata: ieškoma alternatyvų gyvūnams, mažinamas naudojamų gyvūnų skaičius ir gerinamos procedūros, kad sumažinti kančią ir pagerinti gerovę.
Komercija ir patentai
Daugelyje šalių privačios bendrovės užpatentavo išstumtų pelių kūrimo technologijos aspektus ir pačias peles. Patentai ir licencijų reikalavimai gali apriboti prieigą prie tam tikrų technologijų arba reikalauti mokesčių už jų naudojimą. Tuo pačiu metu egzistuoja ir vieši biobankai bei linijų saugyklos, kurios platina gerai aprašytas KO linijas tyrėjams visame pasaulyje.
Apribojimai ir interpretacijos
Nors KO pelės yra labai vertingos, rezultatų interpretacija reikalauja atsargumo: geno pašalinimas gali turėti netikėtų pasekmių (pvz., kompensacinius mechanizmus arba vystymosi pokyčius), o pelės modelis ne visada tiksliai atspindi žmogaus ligų eigą. Dėl to dažnai naudojami keli modeliai ir papildomi eksperimentai, kad būtų patvirtinti išvados.
Santrauka: nokautuotos pelės yra galingas įrankis genų funkcijoms ir ligoms tirti; jų kūrimas ir naudojimas vystėsi nuo homologinės rekombinacijos metodų iki šiuolaikinių genų redagavimo technologijų. Tyrėjai turi derinti technologines galimybes su etiniais ir reguliaciniais reikalavimais, o rezultatus interpretuoti kritiškai.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra stulbinanti pelė?
A: Nokautuotos pelės - tai genetiškai modifikuotos pelės, kurių vienas ar daugiau genų yra išjungti išstumiant geną.
K: Kodėl yra svarbios nokautuotos pelės?
A: Nokautuotos pelės yra svarbūs gyvūnų modeliai tiriant genų, kurių seka nustatyta, bet kurių funkcija dar nežinoma, vaidmenį. Pašalinę tam tikrą pelės geną ir stebėdami bet kokius skirtumus nuo įprasto elgesio ar būklės, mokslininkai gali daryti išvadą apie tikėtiną jo funkciją.
K: Kokios gyvūnų rūšys naudojamos atliekant nokauto eksperimentus?
A.: Šiuo metu pelės yra labiausiai su žmonėmis susijusi eksperimentinių gyvūnų rūšis, todėl joms galima lengvai taikyti nokauto metodus. Jie plačiai naudojami nokauto eksperimentuose, ypač sprendžiant genetinius klausimus, susijusius su žmogaus fiziologija. Žiurkėms genų išstūmimas yra daug sudėtingesnis ir įmanomas tik nuo 2003 m.
K: Kas sukūrė pirmąją nokautuotą pelę?
A.: Pirmąją nokautuotą pelę 1989 m. sukūrė Mario R. Capecchi, Martinas Evansas ir Oliveris Smithiesas. 2007 m. jiems buvo paskirta Nobelio fiziologijos ar medicinos premija.
K.: Kur galima rasti informacijos apie tai, kaip auginti nokautuotas peles?
A: Išsamų paaiškinimą, kaip gaminamos nokautuotos (KO) pelės, galima rasti 2007 m. Nobelio fiziologijos ar medicinos premijos laureatų svetainėje.
K: Ar kuri nors KO technologijos dalis yra patentuota?
Atsakymas: Daugelyje šalių privačios bendrovės yra užpatentavusios kai kurias nokautuotų pelių ir pačių pelių auginimo technologijos dalis.
Ieškoti