Нока́утна ми́ша — генетично змінена миша, у якої експресія одного або кількох генів вимкнена за допомогою . Нокаутні миші є важливими моделями для дослідження генів тварин, які були секвеновані, але функція яких невідома. Інактивуючи специфічний ген у миші та досліджуючи зміни її фенотипу (поведінки, зовнішнього вигляду), дослідники часто можуть зробити висновки про функцію даного гена.
Миші є найближчим до людини модельним організмом, до якого може застосовуватися подібна методика дослідження, навіть для щурів її застосування набагато складніше. Через це миші широко використовуються у дослідженнях, що стосуються фізіології людини.
Перша нокаутна миша була створена Маріо Капеччі, Мартіном Евансом і Олівером Смітізом в 1989 році, за що вони були нагороджені Нобелівською премією з фізіології та медицини 2007 року. Багато варіантів методу були розроблені пізніше, деякі з них запатентовані приватними компаніями.
Використання
Вимкнення гену допомагає дослідникам отримувати інформацію про його функцію. Оскільки багато генів для мишей і людини є спільними, дослідження їх функції у мишах дозволяє отримувати дані про те, за що цей (або подібний ген) відповідає у людському організмі. Зокрема, це є дуже важливим при ідентифікації генів, які відповідають за захворювання людини. Прикладами досліджень, у яких можуть використовуватися нокаутні миші, є вивчення і моделювання різних типів раку, ожиріння, хвороб серця, діабету, артритів, старіння та хвороби Паркінсона. За допомогою нокаутних мишей також можна досліджувати ліки та різні види терапії. Кожного року в різних експериментах використовують мільйони нокаутних мишей.
Лінії
Існує декілька тисяч ліній нокаутних мишей. Багато мишачих моделей названо за ім'ям гену, який інактивується. Наприклад, p53 нокаутні миші названі за геном р53, який кодує білок, однією з найважливіших функцій якого є пригнічення росту пухлин за рахунок припинення поділу клітин. Люди, народжені з мутаціями гену p53, страждають від , при цьому катастрофічно зростає імовірність розвитку раку кісток, крові та грудей у ранньому віці.
Процедура
Є деякі варіації у процедурах отримання нокаутних мишей, але нижче розписана загальна спрощена схема.
- Ген, який хочуть нокаутувати, ізолюють з мишачої генної бібліотеки. Потім послідовність ДНК змінюють таким чином, щоб зробити ген неробочим. Зазвичай у новій послідовності має бути також , якого немає у нормальних мишей, і який відповідає за резистентність до якогось антибіотику, токсичного агенту, або забезпечує якусь візуальну зміну (кольору, флюоресценції).
- ізолюють з мишачої бластоцисти та вирощують in vitro. У даному прикладі клітини бластоцисти беруть з білої миші.
- Нову послідовність з 1 кроку переносять в клітини бластоцисти шляхом електропорації. За допомогою природної гомологічної рекомбінації у деяких ембріональних клітинах відбудеться вставка нової послідовності з нокаутованим геном на місце нормального гену. Шанси на вдалу рекомбінацію відносно низькі, тож більшість клітин матимуть нову послідовність тільки в одній з двох хромосом — вони будуть гетерозиготними.
- Ембріональні клітини, які несуть нокаутний ген, ізолюють за допомогою маркерного гену (див крок 1). Наприклад, клітини без вставки не виживуть при дії якогось токсичного агенту, до якого резистентні нокаутні за досліджуваним геном клітини.
- Нокаутні стовбурові клітини з кроку 4 вживляють у мишачі бластоцисти (у цьому випадку з сірої миші). Тепер бластоцисти містять два типи стовбурових клітин: дикого типу (з сірої миші) та нокаутні клітини(з білої миші). Ці бластоцисти потім імплантують у матку прийомної матері. Деякі частини у тілі новонароджених мишей будуть походити з клітин дикого типу, а деякі з нокаутних клітин, такі миші називаються і мають сіро-біле забарвлення. Якщо схрестити химерних мишей між собою, частина потомства буде білого кольору і вони будуть гомозиготними за нокаутним геном.
Детальне пояснення про створення нокаутних мишей розміщене на вебсайті, присвяченому Нобелівській премії з фізіології і медицини 2007.
Обмеження
Хоча нокаут генів у мишах є надзвичайно потужним засобом для досліджень, є значні обмеження у його використанні. Близько 15 відсотків нокауту генів є летальними під час ембріонального розвитку. Цієї проблеми можна уникнути, отримуючи .
При нокауті генів мишей іноді важко отримати чітко відмінний від дикого типу фенотип. Іноді також виникають проблеми з порівнянням інактивації гену в організмі людини та миші. Наприклад, мутація гену p53, яка є у половині видів раку людини і призводить до розвитку пухлин у певних тканинах. У мишей, нокаутних за p53, рак розвивається у зовсім іншому наборі тканин, ніж при вищезгаданих мутаціях у людини.
Див. також
Примітки
- genome.gov | Background on Mouse as a Model Organism
- The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007
Посилання
- Texas A&M Institute for Genomic Medicine (TIGM) — The web site for ordering ES cells and mice generated by TIGM
- Studying Gene Function: Creating Knockout Mice — a review from the Science Creative Quarterly
- — The public interface for information on the status of the genes included in the KOMP initiative.
- The Knock Out Mouse Project (KOMP) Repository website- The web site for ordering ES cells, vectors, and mice generated by the KOMP project
- Mouse Genome Informatics (MGI) website — community model organism database for the laboratory mouse
Це незавершена стаття з генетики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Noka utna mi sha genetichno zminena misha u yakoyi ekspresiya odnogo abo kilkoh geniv vimknena za dopomogoyu Nokautni mishi ye vazhlivimi modelyami dlya doslidzhennya geniv tvarin yaki buli sekvenovani ale funkciya yakih nevidoma Inaktivuyuchi specifichnij gen u mishi ta doslidzhuyuchi zmini yiyi fenotipu povedinki zovnishnogo viglyadu doslidniki chasto mozhut zrobiti visnovki pro funkciyu danogo gena Nokautni mishiU Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Misha znachennya Mishi ye najblizhchim do lyudini modelnim organizmom do yakogo mozhe zastosovuvatisya podibna metodika doslidzhennya navit dlya shuriv yiyi zastosuvannya nabagato skladnishe Cherez ce mishi shiroko vikoristovuyutsya u doslidzhennyah sho stosuyutsya fiziologiyi lyudini Persha nokautna misha bula stvorena Mario Kapechchi Martinom Evansom i Oliverom Smitizom v 1989 roci za sho voni buli nagorodzheni Nobelivskoyu premiyeyu z fiziologiyi ta medicini 2007 roku Bagato variantiv metodu buli rozrobleni piznishe deyaki z nih zapatentovani privatnimi kompaniyami VikoristannyaVimknennya genu dopomagaye doslidnikam otrimuvati informaciyu pro jogo funkciyu Oskilki bagato geniv dlya mishej i lyudini ye spilnimi doslidzhennya yih funkciyi u mishah dozvolyaye otrimuvati dani pro te za sho cej abo podibnij gen vidpovidaye u lyudskomu organizmi Zokrema ce ye duzhe vazhlivim pri identifikaciyi geniv yaki vidpovidayut za zahvoryuvannya lyudini Prikladami doslidzhen u yakih mozhut vikoristovuvatisya nokautni mishi ye vivchennya i modelyuvannya riznih tipiv raku ozhirinnya hvorob sercya diabetu artritiv starinnya ta hvorobi Parkinsona Za dopomogoyu nokautnih mishej takozh mozhna doslidzhuvati liki ta rizni vidi terapiyi Kozhnogo roku v riznih eksperimentah vikoristovuyut miljoni nokautnih mishej LiniyiNokautna misha zliva yaka ye modellyu dlya ozhirinnya porivnyano z normalnoyu misheyu Isnuye dekilka tisyach linij nokautnih mishej Bagato mishachih modelej nazvano za im yam genu yakij inaktivuyetsya Napriklad p53 nokautni mishi nazvani za genom r53 yakij koduye bilok odniyeyu z najvazhlivishih funkcij yakogo ye prignichennya rostu puhlin za rahunok pripinennya podilu klitin Lyudi narodzheni z mutaciyami genu p53 strazhdayut vid pri comu katastrofichno zrostaye imovirnist rozvitku raku kistok krovi ta grudej u rannomu vici ProceduraShema shreshennya dlya otrimannya nokautnih mishej Blastocisti yaki mistyat yak nokautni klitini tak i klitini dikogo tipu vzhivlyayut v matku prijomnoyi materi Ce dozvolyaye otrimati yak potomstvo dikogo tipu takogo zh koloru yak donor blastocisti sirij tak i himernih mishej zmishanogo koloru Himernih mishej shreshuyut z mishami dikogo tipu sirimi Potomstvo vid cogo shreshennya ye abo bilim geterozigotni za nokautnim genom abo sirim mishi dikogo tipu Bilih geterozigotnih mishej mozhna shreshuvati dali shob otrimati mishej yaki ye gomozigotnimi za nokautnim genom Ye deyaki variaciyi u procedurah otrimannya nokautnih mishej ale nizhche rozpisana zagalna sproshena shema Gen yakij hochut nokautuvati izolyuyut z mishachoyi gennoyi biblioteki Potim poslidovnist DNK zminyuyut takim chinom shob zrobiti gen nerobochim Zazvichaj u novij poslidovnosti maye buti takozh yakogo nemaye u normalnih mishej i yakij vidpovidaye za rezistentnist do yakogos antibiotiku toksichnogo agentu abo zabezpechuye yakus vizualnu zminu koloru flyuorescenciyi izolyuyut z mishachoyi blastocisti ta viroshuyut in vitro U danomu prikladi klitini blastocisti berut z biloyi mishi Novu poslidovnist z 1 kroku perenosyat v klitini blastocisti shlyahom elektroporaciyi Za dopomogoyu prirodnoyi gomologichnoyi rekombinaciyi u deyakih embrionalnih klitinah vidbudetsya vstavka novoyi poslidovnosti z nokautovanim genom na misce normalnogo genu Shansi na vdalu rekombinaciyu vidnosno nizki tozh bilshist klitin matimut novu poslidovnist tilki v odnij z dvoh hromosom voni budut geterozigotnimi Embrionalni klitini yaki nesut nokautnij gen izolyuyut za dopomogoyu markernogo genu div krok 1 Napriklad klitini bez vstavki ne vizhivut pri diyi yakogos toksichnogo agentu do yakogo rezistentni nokautni za doslidzhuvanim genom klitini Nokautni stovburovi klitini z kroku 4 vzhivlyayut u mishachi blastocisti u comu vipadku z siroyi mishi Teper blastocisti mistyat dva tipi stovburovih klitin dikogo tipu z siroyi mishi ta nokautni klitini z biloyi mishi Ci blastocisti potim implantuyut u matku prijomnoyi materi Deyaki chastini u tili novonarodzhenih mishej budut pohoditi z klitin dikogo tipu a deyaki z nokautnih klitin taki mishi nazivayutsya i mayut siro bile zabarvlennya Yaksho shrestiti himernih mishej mizh soboyu chastina potomstva bude bilogo koloru i voni budut gomozigotnimi za nokautnim genom Detalne poyasnennya pro stvorennya nokautnih mishej rozmishene na vebsajti prisvyachenomu Nobelivskij premiyi z fiziologiyi i medicini 2007 ObmezhennyaHocha nokaut geniv u mishah ye nadzvichajno potuzhnim zasobom dlya doslidzhen ye znachni obmezhennya u jogo vikoristanni Blizko 15 vidsotkiv nokautu geniv ye letalnimi pid chas embrionalnogo rozvitku Ciyeyi problemi mozhna uniknuti otrimuyuchi Pri nokauti geniv mishej inodi vazhko otrimati chitko vidminnij vid dikogo tipu fenotip Inodi takozh vinikayut problemi z porivnyannyam inaktivaciyi genu v organizmi lyudini ta mishi Napriklad mutaciya genu p53 yaka ye u polovini vidiv raku lyudini i prizvodit do rozvitku puhlin u pevnih tkaninah U mishej nokautnih za p53 rak rozvivayetsya u zovsim inshomu nabori tkanin nizh pri vishezgadanih mutaciyah u lyudini Div takozhGenetichno modifikovanij organizm GenetikaPrimitkigenome gov Background on Mouse as a Model Organism The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007PosilannyaTexas A amp M Institute for Genomic Medicine TIGM The web site for ordering ES cells and mice generated by TIGM Studying Gene Function Creating Knockout Mice a review from the Science Creative Quarterly The public interface for information on the status of the genes included in the KOMP initiative The Knock Out Mouse Project KOMP Repository website The web site for ordering ES cells vectors and mice generated by the KOMP project Mouse Genome Informatics MGI website community model organism database for the laboratory mouse Ce nezavershena stattya z genetiki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi