НОВЫЙ ИНФРАСТРУКТУРНЫЙ
УСКОРИТЕЛЬ НАУКИ
С давних-предавних времен исследователи-биологи стремятся изучить человека, продлить его молодость, активную жизнь. Сегодня биология достигла таких вершин, что уверенность в реализации самых фантастических проектов не подвергается сомнению.
Л. Юдина, «НВС»
Подтверждением тому служила недавно прошедшая пресс-конференция по случаю близящегося завершения строительства уникального SPF-вивария Института цитологии и генетики СО РАН, на базе которого согласно решениям Общего собрания ННЦ СО РАН
(№ 1 от 15.11.07) и Президиума СО РАН (№ 26 от 24.01.08) будет организован Центр коллективного пользования (ЦКП) для мультидисциплинарных биомедицинских, биотехнологических и фармакологических исследований.
Мероприятие это, пожалуй, скорее напоминало удачный научный семинар с высококлассными лекторами (директор ИЦиГ академик Н. А. Колчанов, советник РАН академик В. К. Шумный и доктор биологических наук М. П. Мошкин) и благодарными слушателями, живо воспринимающими информацию.
Рамки темы, посвященной конкретному событию, были заметно расширены. И становилось совершенно очевидным, что данный виварий, с одной стороны — веление времени, а с другой — реальная необходимость и возможность реализовать накопленный научный потенциал СО РАН.
— Сегодня наука развивается столь стремительно, что каждые пять лет необходимо обновлять оборудование. Также каждые пять лет меняются требования к содержанию лабораторных животных. И если мы не будем идти в ногу со временем, то не сможем выполнять поставленные перед учеными задачи и остановимся в развитии, — сказал академик В. К. Шумный, который, будучи директором Института цитологии и генетики, «пробил» замысел, и ИЦиГ смог приступить к реализации идеи.
Владимир Константинович с юмором поведал о том, как удалось «ухватить» момент и получить у нужных людей «добро», в короткий срок подписать и оформить все нужные бумаги и представить документы в Министерство экономического развития. Вскоре вышло постановление о строительстве вивария, которое началось в 2004 году.
Долгожданный момент ввода замечательного объекта в строй близится (конец 2009 года). Здания, в котором поселятся тысячи лабораторных животных — мышей, крыс и некоторых других грызунов. Задачи, которые предстоит там решать, касаются каждого из нас. Во вступительном слове академик Н. А. Колчанов обозначил их. Тему продолжил куратор строительства, заведующий отделом генофондов экспериментальных животных института М. П. Мошкин. В его послужном списке целый год работы в SPF-виварии Медицинского факультета Университета Тохоку (Сендай, Япония).
Михаил Павлович начал с того, что объяснил, почему нужны Центры подобного типа и животные, свободные от видоспецифических патогенов.
— Для проведения надежных экспериментальных работ на лабораторных животных исследователь должен иметь однородный, чистый материал. Возбудители болезни вносят шум в любой эксперимент, и работа может пойти насмарку.
Он подчеркнул, как это непросто — защитить от тысячи напастей мышку, подверженную множеству заболеваний, и сделал компьютерную презентацию — виртуальную экскурсию по виварию. Журналисты увидели всю его специфику: чистую зону, находящуюся под повышенным давлением, куда подается трехкратно отфильтрованный воздух, сами клетки с индивидуальной вентиляцией и другими удобствами. Есть условно называемая «грязная зона», на самом деле, тоже очень чистая — подсобные помещения, коридоры, в которых имеются шлюзы для передачи материалов в те помещения, где располагаются клетки. Соответственно оборудованы места для работы исследователей. Основной девиз — поставить надежный заслон микробам.
М. П. Мошкин: Важнейшие задачи биологии связаны с медициной. Чтобы помочь человеку в борьбе с недугами, надо научиться диагностировать болезни, разрабатывать системы профилактики и лечения болезней. Для этого и нужны экспериментальные животные. Из всех вариантов наиболее идеальный — мыши. Большинство жизненно важных генов, от которых зависит артериальное давление, уровень сахара и холестерина в крови, склонность к старческому маразму и др. у нас очень похожи — на 70-80 % одинаковы.
Рассказчик, видя неослабевающий интерес слушателей, для убедительности обратился к примеру, демонстрирующему некоторое сходство объектов. Если мышек, предрасположенных к старческому маразму, содержать в так называемой «обогащенной среде», т.е. в клетках с укрытиями, лесенками, кубиками и т.д., то заболевание наступает позже. В некоторых странах законом предписывается мышкам в клетках давать разные игрушки — для упражнения мозга.
И что любопытно. Мышки по-разному относятся к игрушкам. Кто-то забавляется, рассматривает, кто-то не очень интересуется. Иные вообще не реагируют. Активные лучше противостоят болезни (мозг должен работать!). Отсюда ясно, что люди, на полную мощность использующие свой мозг, при прочих равных условиях будут иметь существенно меньшую вероятность пострадать от этого недуга.
— Таким образом изучают, что происходит в организме животных в тех или иных обстоятельствах, как можно отодвинуть болезнь. Выдают рекомендации, которые могут быть полезны человеку.
Мыши нужны разные. Адекватно подобранная линия может существенно облегчить решение любой задачи в области биомедицины или фармакологии.
Например, исследования, выполненные в ИЦиГ СО РАН профессором А. П. Маркелем на созданной им линии крыс-гипертоников (линия НИСАГ), во многом помогли решить вопросы развития артериальной гипертензии под воздействием стресса, а также открыли возможности для поиска новых антигипертензивных и противоинсультных препаратов.
Порой практикам нужна помощь исследователей. Когда одной из компаний, разрабатывающих электрические кабели, потребовалось испытать продукцию на прочность, они обратились в ИЦиГ, к кандидату биологических наук И. З. Плюсниной. Она работает с двумя генотипами диких крыс, отобранных на агрессивность и на доброжелательность. Агрессивные крысы от кабеля наотрез отказались, в ужасе забивались в угол и до двух дней не прикасались к обычному корму. Доброжелательные, наоборот, сразу «освоили» новый предмет и хорошо пообедали оболочкой кабеля. Так выяснилось, что доброжелательные крысы, созданные в ИЦиГ СО РАН — прекрасная генетическая модель, на которой может оцениваться устойчивость оболочек кабелей к их повреждению грызунами.
 |
|
Н. А. Колчанов: Тут возникает очень интересная аналогия с человеческим обществом. Те, кто агрессивны, в основном не склонны или мало склонны к исследовательскому поведению. Поэтому, когда в каком-то социуме в течение многих поколений повышен уровень агрессивности и на этом фоне идет отбор на норму социального поведения, такое общество теряет способность к познанию себя и окружающей среды. Каждый из таких результатов чрезвычайно важен.
Сегодня создание новых экспериментальных объектов — настоящая индустрия. Свои открытия делают ученые разных исследовательских центров. Николай Александрович привел в качестве примера знаменитый японский центр в г. Цукубе — второй в мире по количеству различных генетических линий животных. Здесь получены трансгенные мыши, у которых одновременно с процессом деления клеток начинает производиться флюорисцирующий белок. Причем, в одной фазе клеточного цикла — красный, в другой — зеленый. И все это можно видеть, используя соответствующую аппаратуру.
М. П. Мошкин: Наше представление о роли тех или иных генов еще довольно ограничено. Одна из ярких работ, сделанных в нашем институте — линия мышей, которые демонстрируют нейрогенную каталепсию. В этом случае от любого громкого звука, даже щелчка пальцем, у них возникает состояние ступора. Когда стали искать, какой же ген за это отвечает, оказалось — один из тех, что связаны с регуляцией иммунного ответа.
Совместно с японскими коллегами мы изучали мышей, у которых выключен (нокаутирован) один из иммунных регуляторов, и эти мыши при общении с соплеменниками показывают гораздо большую агрессию.
Н. А. Колчанов: Все это очень важно, поскольку в ближайшее время, лет через десять, каждый из нас сможет получить полную информацию о своем геноме. Размах работ, направленных на познание механизмов генетического управления биохимией, физиологией, эмоциями и прочими функциями человека, воистину безграничен.
Казалось, участники этого импровизированного семинара, все глубже погружаясь в проблемы, хотели знать еще больше. И лекторы, видя неподдельную заинтересованность, продолжали поражать воображение.
М. П. Мошкин: Можно смоделировать следующую ситуацию. Приходит к врачу пациент с каким-то психическим расстройством. Оказывается, те гены, что связаны с работой нервных клеток, с обменом нейромедиаторов, у него в порядке. Но, видимо, существует определенная особенность в одном из генов иммунной системы. И если не понимать, какие связи существуют между генами, отвечающими за функции мозга и иммунной системы, человеку нельзя будет помочь.
И еще было приведено множество фактов, достижений, порой невероятных, но, тем не менее, подтвержденных в экспериментах и признанных. В большинстве из них главным героем была она — лабораторная мышь.
В. К. Шумный: Думаю, мы уже убедили слушателей, что мышь является одним из основных экспериментальных объектов биомедицины и фармакологии и на ее основе может быть смоделирована практически любая патология человека. Более того, в геном мыши можно внедрить гены иммуноглобулинов человека, и такая мышь будет вырабатывать эти иммуноглобулины в ответ на введение чужеродных антигенов. Таким образом, трансгенные мыши могут выступать в качестве биореакторов для производства медицински значимых белков человека. Подобного рода технологии в мире уже разработаны, а иммуноглобулины человека, полученные при участии мышиной системы иммунного распознавания, успешно испытаны в клинике.
М. П. Мошкин: Если суммировать все сказанное, получается, что мышь — одновременно и объект, и инструмент исследований, и важнейшее звено в технологических цепочках решения фундаментальных задач биологии, медицины и фармакологии.
Н. А. Колчанов по ходу пресс-конференции не раз обращал внимание на то, что работы, которые сегодня ведутся на самом современном уровне, полученные высокие результаты, имеют под собой прочный фундамент — он закладывался в течение многих десятилетий. Николай Александрович обратился к работам академиков Д. К. Беляева, Р. И. Салганика. Назвал некоторых из тех, кто получил значимые результаты. высоко оцененные коллегами мировых центров. Доктор биологических наук О. К. Серов успешно работает в области создания трансгенных животных. Под руководством и при непосредственном участии доктора биологических наук С. Я. Амстиславского впервые в мировой практике удалось успешно криоконсервировать эмбрионы куньих и получить живое потомство после трансплантации эмбрионов хорька, взятых из криобанка, где они хранились в жидком азоте.
О работах в области генетики написаны тысячи статей. Их лавина нарастает. Гены молчащие, агрессивные, говорящие, таинственные, с неожиданными эффектами, будоражат общественное мнение, завораживают. А перспективы работ с ними порой пугают.
В. К. Шумный: Очень большое дело — создание коллекций нокаутных линий. В мировой науке это одно из самых перспективных направлений. Представьте, что у мыши или другого экспериментального объекта выключают тот или иной ген (а их у мыши где-то 20 тысяч). Разрабатываются методы, которые позволят через какое-то время получать нокаутные линии по каждому гену, то есть как бы «перебрать» их, фиксируя возникающие при этом патологии. Уже имеется большое количество работ, в которых изучаются последствия нокаутного выключения (замолкания) генов. Детальное знание всех последствий такого замолкания позволит создавать строго адресованные средства коррекции заболеваний человека, имеющих как функциональную, так и генетическую природу.
М. П. Мошкин: С использованием современных экспериментальных подходов потребуется не так много времени для полного нокаута по каждому из генов. Уже выполняется американский проект по нокаутным мышам, в котором будет произведено пять тысяч линий эмбриональных стволовых клеток с нокаутами по определенным генам.
Центры генетических ресурсов лабораторных животных по всему миру создаются для того, чтобы детально исследовать генетические механизмы, контролирующие проявление различных признаков и функций животных, и использовать огромные объемы получаемой информации, знаний и фактов для решения проблем здоровья человека.
В настоящее время очень активно формируется международная сеть взаимодействия подобных центров и работающих в них ученых друг с другом и мировым научным сообществом. Например, исследователь, сидя перед компьютером, ставит задачу и приходит к выводу, что для ее решения нужны мыши с определенными генетическими особенностями. По базам данных анализируется, есть ли уже в каком-нибудь ресурсном центре необходимая генетическая модель. Если есть, то она может быть получена в форме замороженных эмбрионов. Если необходимого варианта нет, то у нас заказ может быть выполен путем создания животных с заданными генетическими свойствами на основе технологических возможностей, которые закладываются в новом ЦКП.
Сегодня значительная часть животных еще поступает в виде племенного поголовья. Но ощутимо растет поставка в виде эмбрионов, замороженных на стадии двух, четырех или восьми клеток, дальше идет размораживание, подсадка суррогатной матери и получение животных с заданным генотипом.
Ученые, продолжая рисовать не столь далекие перспективы развития отрасли, поражали воображение журналистов все больше. Оказывается, не за горами то время, когда исследователи при ведении экспериментов будут обмениваться не живыми экземплярами, а информацией о генетических конструкциях. И уже на месте их собирать, встраивать и получать то, что необходимо. И все это требует развития таких центров, строительство которого завершается в новосибирском Академгородке.
Итак, что же разместится в новом виварии ИЦиГ? Криобанк, лаборатория репродуктивных технологий и лаборатория трансгенеза, сектор племенного развития, исследовательский блок, сектор информационной поддержки и многое, многое другое.
Участников пресс-конференции провели по зданию, чтобы они могли представить, где и как все это будет размещено. Постижение генетических проблем продолжалось и в ходе экскурсии, подводя к единодушному выводу, что без нового вивария всего многообразия встающих вопросов не решить. И что прав академик Н. А. Колчанов, когда говорил, что создание в Сибири уникального SPF-вивария Института цитологии и генетики — Центра генетических ресурсов лабораторных животных для фундаментальной биологии, биомедицины, фармакологии, нанобезопасности — событие геополитического масштаба.
стр. 3, 10
|
