Rak jest chorobą wysoce genetyczną i wiele wiadomo o tym, jak różne mutacje genetyczne przyczyniają się do powstawania, wzrostu, proliferacji, przerzutów i kontroli guzów. Jackson Labs (powszechnie znany jako Jax w społeczności badawczej) dostarcza dosłownie tysiące szczepów myszy, z których każdy został wyhodowany / zmodyfikowany genetycznie tak, aby miał określone genotypy i / lub fenotypy, z których spora część może być wykorzystana do różnych celów w badaniach nad rakiem.

Podam bardzo podstawowy przykład, aby przeprowadzić Cię przez proces tworzenia „myszy z rakiem”. Powiedzmy, że prowadziłem badania i odkryłem, badając DNA wielu pacjentów, że gen ABC123 wydaje się być powiązany z pewnym typem raka (na przykład skóry). Chcę wiedzieć więcej, jak działa ABC123, więc jedną z pierwszych rzeczy do zrobienia jest sprawdzenie, co (jeśli cokolwiek) pójdzie nie tak, gdy go tam nie ma - kiedy zostanie „znokautowany”. Korzystając z technik inżynierii genetycznej, tworzę sekwencję DNA (zwaną wektorem), która pasuje na końcach do sekwencji „dzikiego” (WT) lub normalnej mysiej sekwencji genu ABC123, ale w środku ma pewien gen selekcyjny zwany Neo zamiast reszty sekwencji ABC123:

Neo sprawia, że ​​komórki są oporne na pewien antybiotyk zwany Neomycyna lub Geneticin, zwany także G418. Biorę mój wektor celujący i elektroporuję go do mysich embrionalnych komórek macierzystych (ESC), które po wszczepieniu do odpowiednio przygotowanej samicy myszy mogą rozwinąć się w normalny mysi embrion. Następnie hoduję te komórki ESC w obecności neomycyny, która zabije wszystkie komórki, które nie pobrały i nie włączyły wektora do genomu.

Kiedy już mam kilka znanych mi komórek, em> Neo część i brakuje docelowej części genu ( egzony oznaczone 1, 2 i 3), wstrzykuję po kilka komórek do każdej myszy blastocysty, gdzie dzielą się i różnicują, tworząc różne części nowej myszy.

To jest mysz chimeryczna, z różnymi komórkami pochodzącymi z różnych źródeł, z mutacją typu dzikiego lub ABC123. Próbuję wygenerować wiele różnych chimer, aby rozmnażały się razem w nadziei, że przynajmniej niektóre z moich pierwotnie wstrzykniętych zmutowanych komórek utworzyły gonady, a zmutowany gen będzie mógł zostać przekazany jego potomstwu. Następnie hoduję różne myszy chimeryczne z partnerami WT w nadziei na wyprodukowanie heterozygotycznego potomstwa, które ma jedną kopię genu WT-ABC123 (od jednego z rodziców) i jedną kopię zmutowanego genu-ABC123 (od drugiego rodzica). Te myszy można następnie rozmnażać razem, aby stworzyć homozygotyczne myszy z podwójnym nokautem, których mogę następnie użyć do zbadania skutków mojego genu i jego możliwego związku z rakiem skóry. Jest to typ zwierzęcia zazwyczaj sprzedawany przez Jaxa, chociaż zależy to bardzo silnie od badanego genu.

Istnieje wiele problemów, które mogą pojawić się po drodze, na przykład mutacja embrionalne śmiertelne, powodujące bezpłodność lub inne wady, które nie pozwalają na stworzenie prawdziwych myszy z nokautem. Jednak wciąż można się wiele nauczyć, a naukowcy wykazali się dużą pomysłowością w tworzeniu funkcjonalnych zwierzęcych modeli wcześniej trudnych mutacji. Na przykład, możliwe jest skonstruowanie szczepu, który staje się nokautem tylko wtedy, gdy podaje się mu określoną substancję chemiczną w wodzie lub jest znokautowany tylko w niektórych typach komórek lub tkankach. Niektóre funkcje genów są widoczne tylko wtedy, gdy dwa (lub więcej!) Geny są znokautowane w tym samym czasie. Genetyka jest niezwykle złożona, ale fascynująca i cały czas opracowuje się coraz bardziej złożone narzędzia, które pomagają naukowcom w ich badaniach i ostatecznie pomagają ludziom przezwyciężyć choroby i dolegliwości.