Лабораторная мышь. Почему медицина у нее в долгу?

Первая чистая линия

Что же произошло в 1909 году? Чтобы разобраться с этим, надо вспомнить, что для научных экспериментов необходимы полностью одинаковые объекты: первый — на котором ставят опыт, и второй — контрольный. При опытах на живых организмах это должны быть генетически одинаковые растения или животные, для чего приходится прибегать к инбридингу — близкородственному скрещиванию. Потомство получают от родных братьев и сестер, среди этого потомства снова спаривают братьев и сестер. Так делают на протяжении нескольких поколений. В итоге получаются животные, генотипы которых полностью совпадают. Такое потомство называют инбредной линией (иногда также используется термин «чистая линия»). Инбредные линии животных хороши и тем, что таким животным можно пересаживать ткани и органы друг от друга, не вызывая отторжения.

На самом деле Литл не был первым создателем чистой линии мышей. Подобное, правда совсем не с исследовательскими целями, сделали еще в XIX веке любители мышей в Японии. Они путем близкородственного скрещивания закрепили в потомстве мышей мутацию — нарушение работы гипофиза и вестибулярного аппарата. В результате эти мыши часто начинают быстро крутиться на одном месте. Эта порода получила название «танцующих мышей».

Первая инбредная линия мышей, пригодная для исследований, была получена в 1909 году. Ее вывел Кларенс Кук Литл (1888 — 1971) из Гарвардского университета. Он занимался изучением того, как наследуется окраска мышей. В ходе работы он решил получить генетически одинаковых мышей с помощью инбридинга и добился успеха. Это была первая чистая линия мышей, известная как линия DBA и существующая по сей день. Мыши этой линии имеют светло-коричневую окраску.

Для того чтобы получить генетически однородных мышей, требуется скрещивать братьев с сестрами на протяжении 18-20 поколений. Тут и проявляется одна из самых выгодных черт мыши как лабораторного животного: быстрое размножение. Мыши достигают половой зрелости в возрасте 5-7 недель, беременность у них длится всего 20 дней. Значит, за сравнительно короткое время можно получить несколько поколений. Работа Кларенса Литла по выведению первой чистой линии заняла всего несколько лет.

Быстрота размножения — не единственное достоинство мыши в качестве подопытного животного. Мыши неприхотливы, их легко прокормить, они невелики по размеру. Мышь служит хорошей моделью биологических процессов, протекающих у человека. «Мышь — ключ к пониманию генетической базы развития организма человека, его болезней и нарушений его функций», — говорил Кларенс Литл. Конечно, свинья или обезьяна еще более близки к человеку, но содержать их куда труднее. Поэтому с 1909 года и до наших дней миллионы мышей живут в лабораториях по всему миру.

Мыши в промышленных масштабах

В 1929 году Кларенс Литл основал в городе Бар-Харбор (штат Мэн) Джексоновскую лабораторию, которая стала центром исследований по генетике и одновременно базой производства чистых линий мышей. Она получила название в честь Роско Джексона — главы автомобильной компании Hudson Motor Car, финансировавшей создание лаборатории. К 1944 году Джексоновская лаборатория поставляла еженедельно 9000 мышей в другие лаборатории США. В ней же велись и исследовательские работы. В 1947 году во время пожара лаборатория погибла, но она была быстро восстановлено, а поголовье мышей восполнено благодаря животным, присланным учеными со всего мира, ранее получавшими мышей из Джексоновской лаборатории.

Сейчас Джексоновская лаборатория — всемирно известный научный центр, где ведутся исследования по многим направлениям, например, по генетике млекопитающих и онкологическим заболеваниям. Одновременно эта лаборатория служит крупным центром подготовки специалистов по молекулярной биологии. И, конечно же, Джексоновская лаборатория по-прежнему остается лидером в выращивании лабораторных мышей: сейчас она ежегодно поставляет около двух миллионов животных в научные учреждения всего мира.

В Джексоновской лаборатории впоследствии было сделано немало важных открытий. Например, Джордж Снелл, работавший там, при помощи опытов на мышах открыл генетические факторы, определяющие тканевую совместимость при пересадке органов. Он открыл область генома, названную «главным комплексом гистосовместимости». Гены этой области кодируют определенные белки, находящиеся на поверхности клеток, и играют важную роль в работе иммунной системы. В 1980 году Джордж Снелл получил за свои работы Нобелевскую премию.

Эксперименты на мышах

Бактериологи, начиная с Коха, заражают мышей разнообразными болезнями, фармакологи испытывают на мышах новые препараты. Мыши служат незаменимым объектом для опытов в области онкологии, иммунологии, трансплантологии и других областях медицины. Психологи и психофизиологи изучают на мышах механизмы памяти и ориентации, заставляя животных проходить специальные лабиринты. Когда в распоряжении ученых появились технологии генной инженерии, без мышей опять не обошлось. Какие только гены ни внедряли в хромосомы мыши — в том числе и гены, связанные с ожирением, повышенной агрессивностью или алкоголизмом.

С помощью мышей было сделано немало открытий. Вот лишь одно из недавних. В 2007 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Марио Капеччи, Мартин Эванс и Оливер Смитис «за их открытие принципов внесения специфических генных модификаций мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток». То есть, именно Мартин Эванс в 1981 году впервые выделил из зародыша мыши линии эмбриональных стволовых клеток.

В результате исследований Капеччи, Эванса и Смитиса в лабораториях появились так называемые «нокаутные мыши». У них блокированы («нокаутированы») отдельные гены, что позволяет исследовать функции этих генов или смоделировать на мышах заболевания человека.

Расти, мышь лабораторная

В наши дни существует целая индустрия по выращиванию лабораторных мышей. Для нужд ученых созданы различные чистые линии мышей, обладающие нужными свойствами. Знаменитая линия BALB/c (Bagg albino C) крупных мышей белого цвета создана Хелси Баггом из Нью-Йорка путем скрещивания мышей, полученных им от поставщика из штата Огайо. Багг на протяжении 26 поколений скрещивал братьев и сестер и в итоге получил одну из самых популярных в лабораториях мира линию. В 1951 году сохранением линии стал заниматься Национальный институт здравоохранения США, на тот момент ее история насчитывала уже 72 поколения. Мыши линии BALB/c используются в исследованиях по иммунологии и онкологии.

Мыши линии A и многих ее сублиний отличаются повышенной частотой рака молочной железы. Мыши линии AKR/J часто болеют лейкозом, мыши BRSUNT/N склонны к ожирению, мыши CBA/CaLac отличаются долгожительством. Линия I/StY высоко чувствительна к возбудителю туберкулеза, а линия 101/Н — к индукции кожных и легочных опухолей. Есть и безволосая линия — HRS/J. При выращивании любой линии через определенное время контролируется генетическая идентичность потомства, и мыши, в организме которых произошли мутации, выбраковываются. Для работ, не требующих абсолютно одинаковых животных, выращиваются и мыши, не принадлежащие к чистым линиям. В продажу они поступают под названием «нелинейные мыши».

Для работ иммунологов требуются мыши с подавленным иммунитетом. Также они используются в исследованиях по онкологии. Штаммы различных опухолей хранятся в лабораториях, и ученому уже не надо ждать, когда опухоль спонтанно разовьется у мыши, он может трансплантировать ей штамм нужной опухоли. Это позволяет гораздо быстрее проводить исследования по лечению онкологических заболеваний. Для таких работ создана линия мышей с иммунодифицитом. У этих мышей отсутствует тимус (вилочковая железа) и волосяной покров. Они известны под названием «голые мыши» (nude mouse). Для работы с ними создают специальные стерильные виварии, используют стерильные опилки и еду, так как эти мыши легко могут стать жертвой любой инфекции.

Помимо самих мышей производители предлагают «сопутствующие товары». В первую очереди это специальный корм. Кроме того, существует разнообразное оборудование: от простых колес и лабиринтов, до специально спроектированных для мышей рентгеновских аппаратов и томографов. Можно сделать УЗИ и кардиограмму мыши.

Мышь, отлитая в бронзе

Многим животным, которые помогали в работе ученым, поставлены памятники. Не обойдены вниманием и лабораторные мыши. В России такой памятник установлен возле ветеринарной лаборатории города Задонска Липецкой области.

А памятнику лабораторной мыши, который уже несколько лет планируется поставить возле Новосибирской медицинской академии, почему-то не везет. В 2005 году проект памятника был заказан скульптору Араму Григоряну: из семи выполненных им моделей новосибирские медики выбрали одну, но потом она отправилась на доработку в Москву. Лабораторная мышка, притаившаяся в двухметровой человеческой ладони, вылеплена в глине и все никак не дождется отлития в бронзе: руководство Новосибирской медакадемии объясняет, что для окончания работы над памятником недостаточно средств.