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准备好对抗肥胖的转基因小鼠

华沙波兰科学院Nencki实验生物学研究所的科学家用非常精确修饰的基因组研究了小鼠。因为可以在成年小鼠中关闭Dicer基因,它们可以用于研究与诸如学习和记忆等认知功能相关的过程。此外,Nencki的科学家们刚刚证明,新的转基因小鼠适合研究导致肥胖的代谢功能障碍。

关于Dicer基因及其对认知和代谢过程的影响的研究目前在Nencki研究所的动物模型实验室进行,该实验室是新建立的神经生物学中心的核心设施。该中心建在华沙的Ochota校区,作为一个名为临床前研究和技术中心(CePT)的大型欧洲项目的一部分。该项目由运营计划创新经济资助,汇集了华沙的10个研究机构。

动物模型实验室负责人Witold Konopka博士说:“没有人需要说服人体基因功能的知识在生物学和医学中都是绝对的基础”。“但是,如果不允许人类进行遗传修饰,我们如何确定基因的功能呢?唯一的方法是创造一种动物,例如打开或关闭基因的小鼠来模拟研究的疾病。这很容易说,但很难做到,特别是当涉及的基因对每个细胞都非常重要时。“

几年来,Konopka博士一直参与小鼠Dicer基因的研究。该基因,其类似物也可以在人类基因组中发现,负责产生一种蛋白质,该蛋白质将RNA分子还原成短的20个核苷酸的片段,这对于调节其他基因的活性很重要。Dicer基因需要对细胞的正常功能起作用。它不能简单地在受精卵中关闭,因为由此产生的缺陷会使得受精卵的正确发育变得不可能。

制备转基因小鼠,其中Dicer基因可以在成年期被阻断,需要一年半的时间。该过程开始于DNA链上的Dicer基因周围有两个称为loxP的序列。这是在干细胞上完成的,然后将其注入胚胎中。由于Dicer基因保持活性,胚胎正常发育。同时,向异性的动物受精卵注射编码称为重组酶Cre-ERT2的蛋白质的基因。该蛋白质的分子由含有Cre酶的部分和与称为他莫昔芬的化合物反应的片段组成,其在此反应之前阻止重组酶Cre-ERT2穿透细胞核。

然后两种类型的成年小鼠交叉繁殖后代,后代将遗传由loxP序列包围的Dicer基因以及编码来自其亲本的重组酶的基因。由于来自德国德国癌症研究中心(DKFZ)或英国伦敦帝国理工学院等不同世界研究中心的研究小组的共同努力,已经创建了这种类型的老鼠。

为了在这样的成年小鼠中关闭Dicer基因,足以将他莫昔芬给予它们几天,其在神经元中积累并允许重组酶渗入细胞核。Cre酶识别loxP序列并用Dicer基因除去编码片段。

“我在几年前在海德堡德国癌症研究中心的博士后研究中收到了第一批可以随时关闭Dicer基因的小鼠。目前,我们还在Nencki的动物模型实验室培育这样的老鼠。但繁殖这些动物只是这项任务的一部分。如果我们想将它们用于研究,就必须对它们进行适当的表征“,Konopka博士解释说。

用于科学研究的小鼠的特征必须是众所周知的。没有这些知识,研究人员无法确定在动物的外观或行为中观察到的变化是否与关闭基因有关。“两年前,我们已经描述了这些新老鼠的认知过程。我们已经确定,在关闭Dicer基因后,动物表现出比对照更好的记忆“,Konopka博士说。但是从大脑中删除Dicer基因大约五个月后,小鼠的认知能力得分低于对照组水平,这可能与缺乏Dicer基因的垂死神经元有关。目前,科学家们刚刚完成了对这些新老鼠代谢过程中发生的变化的分析,这些小鼠在关闭Dicer基因后3-4周吃得更多,体重增加更快,

“在我们确定所需的准确度之前,我们的老鼠如何学习和记忆。现在我们可以肯定,同样的老鼠可以用来调查肥胖,我们计划尽快这样做。但在我们的新实验室中,我们不仅会对疾病模型进行研究。我们还希望为其他研究中心生成新的转基因动物,“Konopka博士强调说。

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