Serwis prasowy / Press Release - Instytut Biologii Doświadczalnej

ul. Pasteura 3, 02-093 Warszawa
http://www.nencki.gov.pl
e-mail: [email protected]
tel.: +48 22 5892000 (centrala)
+48 22 5892491 (sekretariat)
fax: +48 22 8225342
Warszawa, 24 kwietnia 2013
Transgeniczna mysz gotowa do walki z otyłością – i nie tylko
Zmodyfikowane genetycznie myszy, badane w jednym z nowych laboratoriów
Centrum Neurobiologii Instytutu Nenckiego w Warszawie, już wkrótce pomogą
naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za zaburzenia czynności
metabolicznych prowadzące do otyłości.
W Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk w Warszawie bada
się myszy z bardzo precyzyjnie zmodyfikowanym genomem. Dzięki możliwości wyłączenia genu
Dicer u dorosłych osobników, myszy będzie można wykorzystać w celu lepszego zrozumienia
procesów związanych z takimi funkcjami poznawczymi jak uczenie się i pamięć. Co więcej,
naukowcy z Instytutu Nenckiego właśnie wykazali, że owe transgeniczne myszy nadają się już do
badań nad zaburzeniami metabolizmu skutkującymi otyłością.
Badania nad genem Dicer i jego wpływem na procesy poznawcze i metaboliczne są obecnie
prowadzone w Instytucie Nenckiego w Pracowni Modeli Zwierzęcych, nowym laboratorium
środowiskowym, stanowiącym część powstającego Centrum Neurobiologii. Budowa Centrum jest
realizowana na terenie kampusu Ochota w Warszawie w ramach dużego projektu europejskiego
Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii CePT. W projekcie, finansowanym z Programu
Operacyjnego „Innowacyjna Gospodarka”, uczestniczy 10 warszawskich instytucji naukowych.
„Nikogo nie trzeba przekonywać, że wiedza o funkcjach poszczególnych genów człowieka ma
absolutnie fundamentalne znaczenie i w biologii, i w medycynie”, mówi dr Witold Konopka,
kierownik Pracowni Modeli Zwierzęcych. „Lecz jak poznać funkcje genu, skoro nie możemy
dokonywać modyfikacji genetycznych u ludzi? Jedyną metodą jest stworzenie odpowiedniego
zwierzęcia, na przykład dorosłej myszy, u której gen można byłoby włączyć lub wyłączyć w celu
odpowiedniego modelowania choroby. To łatwo powiedzieć, znacznie trudniej zrobić. Zwłaszcza
wtedy, gdy w grę wchodzą geny naprawdę ważne dla każdej komórki”.
Dr Konopka od kilku lat zajmuje się badaniami nad mysim genem Dicer. Gen ten, którego analog
znajduje się m.in. w genomie człowieka, odpowiada za powstawanie białka skracającego
cząsteczki RNA do krótkich, 20-nukleotydowych fragmentów, pełniących ważne funkcje w
regulowaniu pracy innych genów. Aktywność genu Dicer jest niezbędna dla prawidłowego
funkcjonowania komórki. Nie można go po prostu wyłączyć u zygot, bo defekt będzie tak poważny,
że uniemożliwi poprawny rozwój zarodków.
Przygotowanie transgenicznej myszy, u której w wieku dorosłym można zablokować gen Dicer,
trwa półtora roku. Proces zaczyna się od otoczenia genu Dicer na łańcuchu DNA dwoma
sekwencjami znanymi jako loxP. Zabieg ten przeprowadza się na komórkach macierzystych,
wstrzykiwanych następnie do zarodka. Ponieważ gen Dicer cały czas działa, zarodek może
rozwijać się normalnie. Równolegle, do zygoty zwierzęcia przeciwnej płci wprowadza się gen
kodujący białko znane jako rekombinaza Cre-ERT2. Cząsteczki tego białka składają się z części
zawierającej enzym Cre oraz fragmentu reagującego na związek chemiczny o nazwie tamoksyfen.
Fragment ten przed reakcją z tamoksyfenem uniemożliwia wnikanie rekombinazy Cre-ERT2 do
jądra komórkowego.
Dorosłe myszy obu typów trzeba następnie krzyżować w celu otrzymania potomstwa, które będzie
miało od obojga rodziców zarówno gen Dicer otoczony sekwencjami loxP, jak i gen kodujący
rekombinazę. Mysz taka powstała dzieki wspólnym wysiłkom wielu grup badawczych z różnych
ośrodków naukowych świata, m.in. German Cancer Research Center (DKFZ) w Niemczech czy
Imperial Collage London z Wielkiej Brytanii.
Aby u dorosłych osobników otrzymanych opisaną drogą wyłączyć gen Dicer, wystarczy przez kilka
dni podawać im tamoksyfen. Substancja ta kumuluje się w neuronach i umożliwia rekombinazie
wniknięcie do jąder komórkowych. Enzym Cre rozpoznaje wtedy sekwencje loxP i wycina fragment
kodu między nimi, czyli w tym przypadku gen Dicer.
„Pierwsze myszy, u których w dowolnym momencie można było wyłączyć gen Dicer, otrzymałem
kilka lat temu podczas stażu podoktorskiego w German Cancer Research Center w Heidelbergu.
Teraz wytwarzamy je także w Pracowni Modeli Zwierzęcych naszego instytutu. Ale stworzenie
samych zwierząt to tylko część zadania. Jeśli chcemy prowadzić dzięki nim badania, zwierzęta
muszą być odpowiednio scharakteryzowane”, wyjaśnia dr Konopka.
Cechy myszy używanych do badań naukowych muszą być dokładnie znane. Bez tej wiedzy
naukowcy nie mogliby ustalić, czy obserwowana zmiana w wyglądzie lub zachowaniu zwierzęcia
ma związek z wyłączeniem danego genu. „Dwa lata temu scharakteryzowaliśmy procesy
kognitywne nowych myszy. Stwierdziliśmy wtedy, że po wyłączeniu genu Dicer zwierzęta
wykazywały lepszą pamięć niż grupy kontrolne”, mówi dr Konopka. Około 5 miesięcy po usunięciu
genu Dicer z mózgu dochodziło jednak do obniżenia zdolności poznawczych poniżej pułapu grupy
kontrolnej, co można wiązać z obumieraniem neuronów pozbawionych genu Dicer. Obecnie udało
się zakończyć analizy zmian procesów metabolicznych u nowych myszy, które przez 3-4 tygodnie
po wyłączeniu genu Dicer więcej jedzą i szybko tyją, po czym ich apetyt wraca do normy, ale
podwyższona masa ciała ciągle się utrzymuje.
„Dotychczas wiedzieliśmy z odpowiednią dokładnością, jak nasze myszy się uczą i jak pamiętają.
Teraz jesteśmy pewni, że tych samych myszy możemy używać także do badań nad otyłością, co
zresztą wkrótce zamierzamy uczynić. Ale w nowej pracowni będziemy nie tylko realizowali badania
nad wymodelowanymi chorobami. Chcemy także wytwarzać transgeniczne zwierząta dla innych
ośrodków naukowych”, podkreśla dr Konopka.
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim
ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia,
neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna – w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez
organelle komórkowe do białek i genów. W Instytucie działa 31 laboratoriów, m.in. nowoczesnej Mikroskopii Konfokalnej, Cytometrii
Przepływowej i Skaningowej, Mikroskopii Elektronowej, Testów Behawioralnych i Elektrofizjologii. Instytut dysponuje nowoczesną
aparaturą badawczą i zmodernizowaną zwierzętarnią, pozwalającą na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według
najwyższych standardów. Poziom prac eksperymentalnych, publikacje i silne związki z nauką światową plasują Instytut wśród
wiodących placówek biologicznych Europy.
KONTAKTY:
dr Witold Konopka
kierownik Pracowni Modeli Zwierzęcych Centrum Neurobiologii
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
tel. +48 22 5892384
email: [email protected]
POWIĄZANE STRONY WWW:
https://cept.wum.edu.pl/
Strona Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii na kampusie Ochota.
http://www.nencki.gov.pl/
Strona Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
http://press.nencki.gov.pl/
Serwis prasowy Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
MATERIAŁY GRAFICZNE:
Nencki130424b_fot01s.jpg
HR: http://press.nencki.gov.pl/wp-content/uploads/2013/04/Nencki130424b_fot01.jpg
Dr Witold Konopka ze zmodyfikowanymi genetycznie myszami, u których można wyłączyć gen Dicer. Zwierzęta wyhodowano w
Pracowni Modeli Zwierzęcych Centrum Neurobiologii Instytutu Nenckiego. (Źródło: Instytut Nenckiego, Grzegorz Krzyżewski)