ТРАНСГЕННЫЕ МЫШИ. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МЫШЕЙ-"НОКАУТОВ"
Развитие генной инженерии и молекулярной биологии сделало возможным получение так называемых трансгенных животных, упоминавшихся в разделах 8.5.3.2 и 8.6.3.3. Напомним, что в геном животного (в настоящее время используются почти исключительно мыши) вводится новый генетический материал – это может быть или участок ДНК, кодирующий измененный ген, уже имеющийся у реципиента, или ген от животного другого вида, например крысы. Выделенный фрагмент ДНК вводится в геном реципиента (точнее, в его зародыш) разными способами. Во-первых, можно произвести прямую инъекцию ДНК в оплодотворенную яйцеклетку. Во-вторых, используя вектор ретровируса, можно ввести ДНК в развивающийся эмбрион, причем наиболее эффективно введение на стадии морулы. Третий способ – это введение в бластоцисту стволовых эмбриональных клеток (с измененным геномом). Специальные молекулярно-биологические методы обеспечивают достаточно надежную экспрессию новой ДНК в геноме реципиента, иначе введенный в геном фрагмент может сохраняться в латентном виде, не обнаруживая себя (Crenshow et al., 1992). Как и при работе с химерными животными, для успешного исследования трансгенного организма необходимо уметь четко идентифицировать, у кого именно из мышей данного помета генотип имеет новый, необычный ген. Для этого важно найти надежные маркеры – либо биохимические, либо молекулярно-биологические. Иногда носители такого нового гена внешне отличаются от нормальных собратьев. Эксперименты по введению фрагмента ДНК с делецией по гену, кодирующему белок CREB, были упомянуты выше (см.: 8.6.3.3). Интересные результаты дали исследования мышей с мутантным, т.е. дефектным геном, кодирующим дофаминовый рецептор D-1. Животные с таким дефектом развиваются с задержкой и погибают, когда прекращается материнское вскармливание. Однако они успешно выживают, если их перевести на искусственное вскармливание жидкой пищей. У этих животных вполне нормальная координация движений, хотя при исследовательском поведении у них меньше "стоек", чем у нормальных животных тех же пометов. В нейронах стриатума у них нет связывания веществ-лигандов, специфичных для D-1 рецепторов, хотя нейроны, на которых такие рецепторы находятся в норме, у мышей-нокаутов есть и сохраняются вплоть до взрослого состояния. Размер мозга у мышей-нокаутов был несколько меньше, однако общее анатомическое строение мозга не менялось. Особенности были отмечены в цитоархитектонике и нейрохимии стриатума, а также в некоторых физиологических реакциях. Каждый из двух структурных компонентов полосатого тела – стриосомы и матрикс (см.: Groves, 1983; White, 1989) – у мутантных мышей имел свои, отличные от нормы особенности. В матриксе наиболее заметным признаком было резкое снижение числа клеток, иммунореактивных к динорфину. В системе стриосом снижалось специфическое окрашивание, которое свидетельствовало об изменениях в содержании опиоидных пептидов. Наиболее интересной особенностью поведения мышей, лишенных рецепторов класса D-1, было отсутствие активирующего эффекта введения кокаина. Можно ожидать, что этот объект станет перспективной моделью для выяснения механизмов влияния наркотических веществ на мозг. Анализ работы мозга и особенностей поведения трансгенных животных ставит перед исследователями вопрос, уже не раз подни-мавшйся в связи с анализом эффекта мутаций. Мутация данного гена может влиять на мозг и поведение не только в связи с выключением его специфической функции, но и потому, что собственно формирование структуры мозга (в данном примере – стриатума) в процессе нейрогенеза у таких мышей также может происходить аномально. Возвращаясь к терминологии классической генетики, мы пока не знаем, в чем заключаются плейотропные эффекты "трансгенной" мутации. Тем не менее, метод создания трансгенных животных дает ценнейшие данные о специфических функциях тех или иных генов, например в процессе развития мозга, поэтому список линий мышей с измененными генами, а также мышей-нокаутов быстро пополняется. В ряде случаев создание подобных моделей необходимо для практических целей, например для создания мышей без нуклеотид-ной последовательности, кодирующей так называемый прионный белок. Как известно, молекулы этого белка считаются инфекционным началом особой группы нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезни овец – скрэпи, от которой ежегодно погибают тысячи животных. В связи с этим практическая задача состоит в создании овец-нокаутов. В качестве первого этапа этого исследования были получены мыши-нокауты по гену прионного белка. Они вполне жизнеспособны и внешне не отличаются от обычных. В пределах нормы сохраняется также обучение пространственному навыку – ориентации в водном лабиринте Морриса. Были также получены мыши с полностью выключенной функцией гена Dvll (одного из трех генов мыши, гомологичных гену полярности сегментов дрозофилы). Животные оказались жизнеспособными, фертильными, у них не было морфологических отклонений в мозге, но отмечались некоторые особенности поведения и физиологии. Во-первых, это была аномалия организации сенсорного притока (gating) в слуховом и тактильном анализаторе. Во-вторых, неожиданно выяснилось, что для них было характерно снижение социальных контактов. Это произошло следующим образом. Отличительная особенность поведения мышей линии 129/SvSv – это "подстригание усов (вибрисс)" соседям по клетке, так что по достижении взрослого состояния значительный процент животных оказывается лишенным вибрисс (такое поведение описано у самцов и самок нескольких инбредных линий мышей). Гомозиготные мыши-нокауты по упомянутому гену сохраняли свои усы в целости, что было причинно связано с резким уменьшением социальных контактов между этими животными. У них было нарушено и гнез-достроительное поведение. Особенности поведения (а также нейрохимической и морфологической организации мозга) мышей разных инбредных линий следует учитывать при оценке эффектов искусственных "генноинженер-ных" мутаций. Целый ряд досадных ошибок в выборе "фоновой" линии заставил специалистов, работающих в этой области, провести подробный анализ данных и выработать рекомендации по предпочтительному, наиболее информативному использованию той или иной линии при мутационном вмешательстве в какую-либо из систем мозга.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ТРАНСГЕННЫЕ МЫШИ. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МЫШЕЙ-"НОКАУТОВ"» з дисципліни «Основи етології і генетики поведінки»
