Более 90 процентов генов человека и мыши совпадают. Фото Алексея ТАНЮШИНА
Наступающий 2020 год по восточному календарю год Мыши. Или Крысы, которую, между прочим, китайцы считают очень умным, смелым и удачливым животным
Накануне праздника корреспонденты «Советской Сибири» побывали в SPF-виварии Института цитологии и генетики СО РАН, чтобы своими глазами увидеть, как живут грызуны, которые делают так много для науки.
SPF-виварий — место особенное. Посторонних туда не пускают, и это вполне оправданно: в виварии разводят животных, свободных от специфических патогенов, и никаких инфекций там не должно быть в принципе.
Особый режим
По меркам мировой науки SPF-виварий ИЦиГ сравнительно небольшой. Тем не менее одновременно тут содержится около 4 тысяч мышей и крыс. А в год виварий поставляет в другие научные учреждения 50 тысяч лабораторных животных. Их отправляют в различные регионы России, в том числе в Москву, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Томск, Иркутск. SPF-виварий ИЦиГ является центром коллективного пользования, на его базе выполняют работы около 30 научных организаций.
Чтобы войти внутрь помещения, нужно надеть чистый медицинский халат, шапочку и специальные резиновые тапочки. У дверей лежат особые липкие коврики, через которые непременно нужно пройти. В каждое помещение ведет тамбур. Входишь в него, закрываешь за собой дверь и только потом можешь двигаться дальше. Все эти меры предосторожности для того, чтобы не занести какую-нибудь заразу.
В здании вивария три этажа. На втором животных разводят, на третьем проводят над ними опыты, а в цоколе располагаются магнитно-резонансный томограф и необходимые помещения, например хранилище генетического материала.
— В этой комнате в специальных хранилищах мы держим в жидком азоте эмбрионы различных генетических линий, — поясняет научный руководитель SPF-вивария ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук, профессор Михаил Мошкин. — У нас есть более ста генетических линий мышей. Понятно, что одновременно мы всех этих животных держать не можем. Но при необходимости в любой момент можно «включить» нужный эмбрион.
Хранилища представляют собой большие баки. Если открыть крышку, валит «пар» — на самом деле это испаряется жидкий азот. Внутри особые контейнеры с тоненькими пластиковыми пробирками. В каждой — десятки эмбрионов.
Мыши разные нужны
Рядом с помещением, где находится томограф, содержатся животные, над которыми в настоящий момент ставят эксперименты. Стоит отметить, что здешний МРТ на сегодняшний день является самым мощным в России и входит в мировой топ-10. Лабораторные мыши и крысы живут не в клетках, а в особых прозрачных пластиковых контейнерах, оснащенных автоматическими поилками и кормушками. В каждом таком «домике» одновременно содержится до пяти животных. Это, конечно, относится к мышам. Крысы значительно крупнее, и больше трех их туда не поместится.
По восточному календарю наступающий 2020-й — год Белой Металлической Мыши. В SPF-виварии грызуны тоже в основном альбиносы — у них белая шерсть, красные глаза, розовые носы, лапки и хвосты. Но есть и черные мыши, так называемые блэки. А есть и вовсе лысые, подобно кошкам-сфинксам. Кстати, лысые мыши страдают иммунодефицитом. Но, несмотря на окраску или отсутствие шерсти, лабораторные мыши и крысы просто очаровательны. Даже странно, что некоторые люди боятся этих милых животных.
Как позвать удачу в дом
Ухаживает за животными лаборант Елена Леонидова. Она при необходимости насыпает свежий корм, меняет воду в поилках и подстилку в контейнерах. Елена признается, что, когда пришла сюда работать, боялась мышей до смерти и прямо-таки холодным потом обливалась, когда приходилось, скажем, переставить контейнер. А сейчас она подружилась со своими подопечными, несмотря на то что характер у всех разный, кто-то при случае может и укусить. Кстати, насчет мышиного характера — это вовсе не шутка. Черные мыши, к примеру, более агрессивные по сравнению с мелкими белыми сородичами. Лысые отличаются повышенной нервозностью. Крупные белые мышки, наоборот, спокойные и дружелюбные. А крысы очень сообразительные и любопытные. Если контейнер открыть, они не прячутся, а пытаются выяснить, что происходит.
— Крыса — очень умное животное, она первой пришла на небо, поэтому двенадцатилетний цикл китайского календаря начинается именно с года Крысы, — рассказывает аспирантка из Китайской Народной Республики Гон Янь Ли, которая работает в SPF-виварии ИЦиГ СО РАН. — У нас не только годы, но и часы суток посвящены животным. Так вот, время с одиннадцати вечера до часу ночи принадлежит Крысе, которая бодрствует, когда все остальные спят. Мы считаем, что тот, кто родился в год Крысы, будет счастливым и богатым. А чтобы счастье и богатство пришло в дом в наступающем году, надо на окне или на двери поместить картинку с символом года. Тогда успех обеспечен!
Эти миляги созданы для испытаний
Наверное, ни одно животное не сделало для развития науки так много, как лабораторная мышь.
Именно на ней ученые испытывают новые лекарства и медицинские технологии. Но для разных целей и мыши нужны разные. Сегодня сотрудники центра коллективного пользования SPF-виварий ИЦиГ СО РАН могут создавать животных, наделенных качествами, необходимыми для конкретных целей.
Почему для лабораторных опытов выбрали именно мышей? По словам научного руководителя SPF-вивария доктора биологических наук, профессора Михаила Мошкина, это произошло по двум причинам. Во-первых, мыши хорошо плодятся, а во-вторых, относительно недолго живут — не более трех лет. Конечно, экспериментаторы предпочли бы, чтобы срок их жизни не превышал двух-трех месяцев, но таких млекопитающих в природе не существует.
— Еще один важный фактор — генетическое соответствие. Более 90 процентов генов человека и мыши идентичны. Ну и экономические соображения не стоит сбрасывать со счетов, — говорит Михаил Мошкин. — В нашем виварии мы выращиваем животных, свободных от специфических патогенов. Иными словами, мыши не имеют инфекционных болезней. Зачем это нужно? Понимаете, о высоком качестве научных исследований можно говорить лишь тогда, когда животные максимально стандартизированы. Можно менять условия содержания, питание, но главный фактор — это все же инфекционные болезни. Надо полностью исключить их, иначе в ходе эксперимента непонятно, от чего погибло животное — от испытуемого вещества или от инфекции.
Но при этом нельзя сказать, что мыши, которых выращивают в SPF-виварии, абсолютно здоровы. Наоборот, в их гены заложены различные заболевания — например, сахарный диабет, иммунодефицит, аутизм, болезнь Паркинсона. Исследователи специально создают таких мышей, чтобы изучать различные заболевания и испытывать средства и технологии их лечения.
— Особенно такие животные востребованы теми, кто занимается поиском новых средств профилактики и лечения болезней, то есть фармакологами. Но это только часть нашей работы. Чтобы понять, как работает тот или иной ген, надо воздействовать на него. Самое простое — выключить этот ген. Сегодня в мире существует около 20 тысяч генетических линий мышей, у которых выключен тот или иной ген. И наша миссия — дать российским ученым возможность работать с любой из них. Другими словами, мы можем создать животных с необходимой мутацией или обеспечить приобретение и доставку из мировых коллекций, в том числе и в виде замороженных эмбрионов.
Отключение тех или иных генов влечет за собой удивительные последствия. Например, мыши, у которых выключен ген, отвечающий за аппетит, едят все время и все подряд, поэтому их вес в три раза выше нормы. Возможно, изучение этого механизма со временем позволит ученым избавить людей от проблемы века — ожирения.
Кроме того, сотрудники Института цитологии и генетики совместно со специалистами центра «Вектор» ведут поиск вирусов, которые уничтожают раковые клетки. Для этого приходится создавать иммунодефицитных мышей, в организме которых развиваются опухоли человека.
Еще одно важное направление — экстракорпоральное оплодотворение и суррогатное материнство. Ученые выяснили, что в процессе вынашивания генотип суррогатной матери влияет на иммунитет потомков. Также на лабораторных мышах изучают возможности бор-нейтронозахватной терапии, влияние наночастиц на живой организм, в первую очередь на мозг, и многое другое.
— Еще одно интереснейшее направление — это химеры, то есть когда в теле одной генетической линии живут клетки другой генетической линии или даже другого вида. Сегодня это вполне возможно. Например, клетки поджелудочной железы крысы выращивают в мышах, а потом пересаживают крысам с сахарным диабетом, — рассказывает Михаил Мошкин. — Следующий шаг — это, допустим, вырастить в свинье человеческую почку и пересадить человеку. Но, чтобы сделать это, нужно создать нишу в организме свиньи, отключив ген, который отвечает за формирование почек. А затем на стадии эмбриона, который еще не прирос к матке, внедрить свинье клетки человека, и у животного разовьются человеческие почки. Причем клетки не любого человека, а пациента, который страдает почечной недостаточностью. Возможно, со временем удастся победить эту страшную болезнь без диализа и трансплантации донорской почки. Путь к этим технологиям лежит через эксперименты на мышах и крысах.