Генетически модифицированные мыши: ключ к персонализированной медицине

Генетически модифицированные мыши в медицине играют ключевую роль благодаря своей способности служить моделями заболеваний человека. Они позволяют ученым изучать механизмы развития болезней, тестировать новые лекарства и разрабатывать стратегии лечения различных патологий.

Генетически модифицированный организм (ГМО) — это живой организм, чей генетический материал (ДНК) искусственно изменён методами генной инженерии. Эти изменения включают введение чужеродных генов или модификацию существующих генов организма для придания ему новых свойств или улучшения характеристик, которые невозможно достичь традиционными селекционными методами.

Генетически модифицировать можно многие виды организмов: растения, животных и микроорганизмы. Для медицинских исследований часто используют модельных животных, помогающих изучать заболевания, механизмы их развития и разрабатывать новые методы лечения. Наиболее распространенные виды таких моделей — мыши, крысы, рыбы. Геном мышей близок к человеческому, они имеют небольшие размеры и высокую плодовитость. Все это делает их хорошими модельными организмами, которые может использовать медицина.

Моделируя специфичные изменения генома, ученые могут анализировать функции отдельных генов и белков, участвующих в ключевых процессах организма — развитии тканей, регуляции метаболизма, сигнальных путей клеток и др.

Медицина тоже активно использует мышей как модельные организмы. Генетически модифицированные животные служат основой для тестирования новых медикаментов перед клиническими испытаниями на людях. Эти тесты позволяют оценить эффективность препарата, выявить возможные побочные эффекты и оптимизировать дозировку.

Существует несколько методов создания генетически модифицированных мышей. Во-первых, это удаление или вставка определенного гена, что позволяет наблюдать влияние отсутствия или наличия конкретного гена на здоровье животного. Также используется технология CRISPR-Cas9 (редактирование генов), позволяющая точно редактировать последовательность нуклеотидов молекулы ДНК, создавая точные мутации, соответствующие человеческим заболеваниям. Создание химерных мышей путем введения эмбриональных стволовых клеток, несущих определенную генетическую модификацию, применяется в некоторых случаях.

ГМ-мыши могут быть полезны для моделирования любых заболеваний, в развитие которых вносят вклад генетические особенности. А это большое число патологий. Каждый человек с помощью ДНК-теста может узнать индивидуальную генетическую предрасположенность к 189 болезням. Именно для их изучения используются ГМ-мыши.

Мыши с мутациями, подобными человеческим раковым клеткам, например, с дефицитом гена p53, используются для изучения механизмов канцерогенеза и тестирования эффективности методов лечения рака (химиотерапевтических препаратов, иммунотерапии и таргетных лекарственных средств). Мыши с генетическими изменениями, влияющими на метаболизм холестерина и липидов, моделируют атеросклероз и другие сердечно-сосудистые патологии. Трансгенные животные используются для оценки кардиопротективных эффектов гипотензивных препаратов, гиполипидемиков и антитромботических средств. Мышиная модель болезни Альцгеймера помогает исследовать патогенез деменции и испытывать потенциальные терапевтические подходы. Генетически модифицированная мышь позволяет моделировать диабет первого и второго типа, изучая механизмы инсулинорезистентности и нарушения секреции инсулина.

Используя специфичные нокауты (выключения) ключевых элементов иммунитета (например, IL-10, TLRs), ученые разрабатывают вакцины и антибиотики. Адъюванты — вещества, усиливающие иммунный ответ на вакцинацию. Исследования на ГМ мышах позволяют выявить наиболее эффективные комбинации вакцин и адъювантов. Мыши с искусственно вызванными аутоиммунными состояниями позволяют изучать механизмы, лежащие в основе этих расстройств, и разрабатывать стратегии лечения.