Мыши и крысы с генетически обусловленными патологиями, незаменимые для исследований в биологии и медицине, «стройными рядами» пойдут в российские лаборатории. Поставщиком ценного материала станет Центр генетических ресурсов лабораторных животных (ЦГР), сформированный на базе SPF-вивария Института цитологии и генетики, который активно развивает технологии получения, содержания и изучения экспериментальных животных. Сегодня в центре накоплено 50 генетических линий грызунов, через два года их будет несколько сотен. В том числе и эксклюзивные, созданные российскими учёными. Проект по развитию Центра в августе 2014 года поддержан Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

Традиционно мыши и крысы для российской науки считаются дефицитным товаром. Создание и разведение и новых линий животных, и даже приобретение их в зарубежных научных центрах зачастую составляет непосильную задачу для биологических и медицинских институтов. Это дорого, технологически сложно, а в случае с покупкой в США или Европе, – бюрократически запутано. Виной тому не только длившееся несколько лет хроническое недофинансирование фундаментальной науки, но и заложенные ещё в период СССР перекосы в научных приоритетах. К примеру, если в журнале PNAS полвека назад порядка 70 % исследовательских статей были посвящены наукам о жизни, и только 30 % – всем другим наукам, то в аналогичном советском издании – ДАН СССР – имели место обратные пропорции. Это чётко отражало стратегию нашей страны, поддерживающей в первую очередь физику, математику, химию, то есть направления, важные для развития оборонно-промышленного комплекса и освоения недр.

Исходя из этого, по мышам и крысам отечественная наука отстала от мирового прогресса. Например, в Джексоновской лаборатории (США), которая имеет крупнейший в мире генетический банк грызунов, содержится более 10 000 линий (линия – группа организмов, имеющих некоторые признаки, которые полностью передаются потомству в силу генетической однородности всех особей животных), в самой большой аналогичной российской организации – Центре генетических ресурсов лабораторных животных, основанном в 2009 году на базе SPF-вивария Института цитологии и генетики СО РАН, – всего 50 линий мышей, крыс и хомячков.

Директор центра Михаил Мошкин при этом не считает, что всё потеряно.

«Гонка здесь бессмысленна, – утверждает он. – Важно другое: мы заканчиваем отработку технологий, которые позволяют нам получать и содержать лабораторных животных фактически любых линий».

Сотрудники центра осваивают сразу несколько технологий получения и разведения животных. Самая сложная, шутят они, – уметь обходить бюрократические барьеры при доставке замороженных эмбрионов из ведущих зарубежных центров, из той же Джексоновской лаборатории. Механизмы, позволяющие провозить ценный живой товар для науки, наконец, заработали исправно.

Сверхчистые помещения, свободные от специфических патогенов

Содержат импортированные зародыши с заданными генетическими мутациями в специальном криобанке – хранилище биоматериалов в жидком азоте. При необходимости их отогревают и выращивают из них грызунов, которые в свою очередь поступают на службу науке.

Параллельно сотрудники центра учатся выводить собственные линии животных генно-инженерными методами. В этом им помогает японский профессор Йоичиро Ивакура (Токийский исследовательский университет, Токио, Япония).

Отрабатывается сразу несколько технологических подходов.

«Например, в зародышевую клетку внедряем определенную последовательность нуклеотидов, которая придаёт клетке новые свойства или, возможно, выключает какой-то из генов. Из этого эмбриона-мутанта потом выращиваем мышь, допустим с болезнью Альцгеймера, – рассказывает Михаил Мошкин. – Также можно использовать метод агрегационного химеризма, при котором эмбриональные клетки смешиваются с эмбриональными стволовыми клетками, в результате чего получается химерный организм, т.е. организм, состоящий из клеток разных генетических линий. А дальше из этих химер методами возвратных скрещиваний получаем нужный генотип и выводим генетическую линию».

Учёные признают, что проще и дешевле мышей покупать. Однако купить можно не все, что нужно, и не только из-за возможных осложнений отношений с продавцами. Медицинской науке требуются новые линии животных для моделирования заболеваний, характерных для определённых этногрупп. Иными словами, модели, работающие на японцах или американцах, не всегда подходят представителям народностей, проживающим на территории России, в климатических условиях России и с особенностями российского образа жизни, например, диеты.

Михаил Мошкин приводит такое сравнение:

«Из западноевропейских научных публикаций мы знаем, что есть набор генов, ассоциированных с инфарктом миокарда. Но только два из них ассоциированы с той же патологией у жителей Новосибирска! Нам надо найти другие гены, которые играют роль в развитии этого заболевания в нашей местности, моделировать этнические и климато-географические особенности ассоциаций генов и заболеваний человека. Кроме нас это никому не нужно. Если мы хотим заботиться о российском населении, то должны владеть такими технологиями».

В настоящее время центр выполняет роль объекта коллективного пользования, на базе которого проводят исследования более 30 научных учреждений Сибирского федерального округа, Москвы и Санкт-Петербурга. Исследователи получают возможность проводить эксперименты на животных высокого качества, что определяется стандартностью их генотипов и отсутствием возбудителей болезней. В соответствии с международными требованиями контроль проводится по более чем 40 патогенам. Уже сегодня можно вести фундаментальные исследования или испытывать новые средства лечения на крысах и мышах, моделирующих такие социально значимые заболевания, как артериальная гипертензия, преждевременное старение, психоэмоциональные нарушения, сахарный диабет, дисфункция кишечника, иммунодефицит и др.

Центр стремится к тому, чтобы по любому запросу он мог дать возможность лаборатории российского института или вуза провести исследования на нужной заказчику генетической линии животных. Коллекция генотипов постоянно растёт, и по всей видимости, в ближайшие два года расширится до двух сотен линий.

Вместе с тем передача экспериментальных животных из ЦГР в другие организации сейчас ограничена. Связано это с тем, что большинство научных учреждений России не имеет соответствующих условий для их содержания, а зверькам, поставленным на службу науке, требуется особый климат, корма и защита от патогенов.

Детеныши, рожденные в результате трансплантации бластоцист Европейской норки хонорику. Фото В. Циндренко

В центре же есть все необходимое: карантинный бокс, комнаты племенного и товарного разведения, индивидуально-вентилируемые клетки для передержки подопытных животных, а также гистологическая, клинико-биохимическая и молекулярно-генетическая лаборатории, криобанк и репродуктивные технологии, коллекция клеточных культур и магнитно-резонансная томография. Все эти инструменты дают больше возможностей для исследования на живой мыши, крысе или хомячке. В лаборатории заказчиков центр, как правило, передаёт уже биологические образцы, полученные в экспериментах.

Руководитель центра уверен, что мыши и крысы незаменимы в экспериментальной науке, если, конечно, она нацелена на сохранение здоровья и увеличение продолжительности жизни человека:

«Мы имеем представления о генах и даже даем им названия, например, фактор некроза опухоли, то есть ген, который вырабатывает иммунорегулятор, вызывающий разрушение опухолей в организме. Но сейчас, когда мы начинаем работать на мышах с отсутствием этого гена, видим, что не одним только некрозом опухоли определяется его функция. С ним, оказывается, связаны многие инстинкты животных: поведение, размножение и так далее. Сейчас во всем мире идут работы, цель которых детально охарактеризовать морфофункциональные эффекты, целевого выключения (нокаута) каждого из 24–25 тыс. генов, образующих геном млекопитающих, к которым относится и человек. За каждым отсутствующим геном скрывается такой шлейф эффектов, что нет такой лаборатории в мире, которая могла бы все эти эффекты сегодня описать. Но эту гигантскую работу надо выполнить, чтобы понять все иерархические связи и взаимные влияния в живом организме».