[МУЗЫКА] [МУЗЫКА]
В предыдущей лекции я рассказал о том,
как можно произвести интеграцию трансгенной конструкции в геном клеток.
Причем произвести очень точно, в заранее выбранное место, с нуклеотидной точностью.
В этой лекции давайте разберем вопрос,
как из таких клеток трансгенных создать полноценное нормальное животное.
Нужно сказать, что это возможно сделать, но не из всякого типа клеток.
На самом деле, это возможно сделать только из уникального типа клеток,
которые называются эмбриональные стволовые клетки.
Это очень особенные клетки, и особенность заключается в том, что они,
эти эмбриональные стволовые клетки, достаточно хорошо растут в культуре,
в чашке Петри, в соответствующих условиях и могут дифференцироваться, то есть
превращаться во все типы клеток, которые составляют организм взрослого животного.
Причем эмбриональные стволовые клетки сами
происходят из клеток раннего эмбриона на стадии бластоцисты.
Бластоциста — это такая стадия развития млекопитающих,
когда впервые в организме млекопитающего появляются два разных типа клеток.
До этой стадии клетки были все примерно по свойствам,
по размерам, в общем, по своим характеристикам примерно одинаковые.
На стадии бластоцисты уже есть четкие отличия: два типа клеток.
Во-первых, это клетки внутренней клеточной массы,
они дают все клетки, которые слагают организм взрослого животного,
и клетки трофэктодермы, которые выстилают бластоцисту, находятся снаружи.
Это наружный слой клеток.
Трофэктодерма дает провизорные органы, то есть те органы,
которые необходимы для питания эмбриона во время имплантации в матке.
Например, из трофэктодермы формируется плацента.
Так вот, если эмбриональные стволовые клетки ввести,
то есть вернуть обратно в стадию бластоцисты, ввести в полость бластоцисты,
то они могут внедриться в развивающийся эмбрион
и дать начало целым частям развившегося животного.
Таким образом, для того чтобы создать трансгенное животное, необходимо взять
линию эмбриональных стволовых клеток, у которых предварительно уже произведены все
необходимые модификации с геномом, ввести их в полость бластоцисты.
Такую реконструированную бластоцисту подсадить суррогатной матери, и в случае,
если произойдет успешная имплантация бластоцисты в матку,
есть вероятность того, что такая реконструированная бластоциста
разовьется в нормальное животное, и родится химерное животное.
Химерным оно называется потому, что по сути является смесью из клеток
разного происхождения: часть клеток происходит из клеток бластоцисты,
а часть клеток происходит из введенных эмбриональных стволовых клеток.
Если такое химерное животное скрестить с обычным животным,
в случае, если введенные эмбриональные стволовые клетки превратились у
такого животного в гаметы, то есть в половые клетки,
то при скрещивании с обычным животным есть вероятность того, что возникнет животное,
которое будет происходить из эмбриональных стволовых клеток.
То есть вот таким замечательным способом, ну достаточно невероятным,
можно из культуры клеток создать целое полноценное нормальное животное.
И этим пользуются при создании трансгенных животных с использованием гомологичной
рекомбинации, особенно это используется при создании трансгенных мышек.
Теперь я хочу вам показать,
как вообще происходит сама процедура инъекции клеток в полость бластоцисты.
Давайте для начала разберем, что мы видим на этом кадре.
Надо сказать, что это видео достаточно похоже на то видео,
которое я демонстрировал вам с пронуклеарной микроинъекцией.
Во-первых, мы видим здесь бластоцисту, то есть эмбрион на стадии бластоцисты.
По размерам он примерно сопоставим с размерами зиготы.
У бластоцисты хорошо видна группа клеток, которые, собственно, являются клетками
внутренней клеточной массы, и выстилающий слой клеток — трофэктодермы.
Бластоцисту держит инструмент: пипетка, которая называется холдер.
То есть она присасывается к бластоцисте и удерживает ее на месте во
время процедуры инъекции.
И, собственно, есть игла с клетками, она уже гораздо больше, чем в
варианте с пронуклеарной микроинъекцией, поскольку вводятся целые клетки в эмбрион.
Ну и теперь давайте посмотрим, как происходит сама процедура инъекции.
Оператор для начала располагает эмбрион, бластоцисту,
удобным способом и прокалывает оболочку,
блестящую оболочку, и вводит клетки в полость бластоцисты.
Вводится достаточно небольшое количество клеток, в районе 10–15.
Ну, собственно, вот что из себя представляет процедура инъекции.
Такая бластоциста, если ее вернуть в организм матери, то есть подсадить
суррогатной матери, она может прижиться у нее в матке и пройти все
стадии нормального развития, и развиться во взрослое химерное животное.
Вот так выглядят химерные животные в жизни.
На этой картинке три мышки: две из них химеры, а третья, белая большая мышь —
это суррогатная мать, которая родила вот этих двух химерных животных.
Хорошо видно, что у химерных животных неравномерный окрас шкуры.
Это происходит потому, что бластоциста, которая была взята для инъекции,
происходила от животных черного цвета, тогда как введенные клетки, эмбриональные
стволовые клетки, происходили от животных цвета агути, ну можно назвать его рыжим.
Таким образом, хорошо видно, какие участки тела,
какие участки кожи химерных животных возникли из каких клеток.
Черные участки возникли из хозяйской бластоцисты,
а вот рыжие возникли как раз из введенных эмбриональных стволовых клеток.
Если у такой химеры эмбриональные стволовые клетки поучаствуют в
формировании половых клеток — яйцеклеток или сперматозоидов, то, в принципе,
такое животное может дать начало целой линии трансгенных животных.
И таким образом можно из клеток, из эмбриональных стволовых клеток,
производить настоящих целых полноценных животных.
Такой способ производства трансгенных животных с помощью
эмбриональных стволовых клеток позволяет проводить очень сложные модификации.
Например, можно вводить не одну трансгенную конструкцию,
а последовательно вводить несколько трансгенных конструкций в геном.
Все это проводится сначала на клетках, потому что события достаточно редки,
но благодаря вот таким уникальным свойствам эмбриональных стволовых
клеток из этих клеток потом можно получить нормальное взрослое животное.
И таким образом производится точная интеграция
трансгенной конструкции с использованием эмбриональных стволовых клеток.
Алексей Мензоровкандидат биологических наук, старший преподаватель
Нариман Баттулинкандидат биологических наук, старший преподаватель
Вениамин Фишманкандидат биологических наук, преподаватель
