Ученые, изучающие влияние генетики на заболевания головного мозга, давно ищут лучшую экспериментальную модель. Культуры генетически модифицированных клеточных линий могут пролить свет на то, как определенные гены влияют на развитие психических расстройств и рака мозга. Но такие модели не могут дать точного представления о функциях мозга, которое может быть обеспечено генетически модифицированными мышами.
Даже в этом случае тщательное разведение мышей для изучения того, как гены влияют на мозг, имеет несколько недостатков. Циклы размножения длительны и дорогостоящи, а желаемая специфичность гена может быть подтверждена, но не гарантирована, только при рождении детенышей мышей.
В сегодняшнем журнале Nature ученые из Бостонской детской больницы и Калифорнийского университета в Сан-Франциско описывают новый способ создания индивидуальных моделей мышей для изучения мозга. Во-первых, в эмбрионах мышей можно использовать природный токсин для уничтожения молодых клеток головного мозга, которые в норме прорастают в передний мозг. Затем развивающийся передний мозг животных может быть воссоздан из генетически модифицированных стволовых клеток, содержащих определенные генетические модификации, необходимые для изучения.
Эта «замена переднего мозга» приводит к появлению полностью функционирующих детенышей мыши с жестко контролируемой генетикой, что позволяет ученым изучать, как определенные гены влияют на нарушения мозга с большей степенью контроля.
«Мы думаем об этой стратегии как о совершенно новой платформе для нейробиологов для изучения многих аспектов мозга, от базовых знаний о том, какие гены контролируют развитие мозга, до потенциального поиска новых генных методов лечения рака мозга и психических расстройств», - говорит Фред Альт, доктор философии, соавтор новой статьи и директор Бостонской детской программы по клеточной и молекулярной медицине.
«Мыши с областями мозга, полученными из эмбриональных стволовых клеток, неотличимы от обычных мышей по памяти и задачам обучения», - отмечает Бьорн Швер, доктор медицинских наук, бывший стажер в лаборатории Альт, а ныне доцент в UCSF и соавтор статьи.
Альт и его команда, включая Швера, также публикуют подробный набор инструкций, чтобы ученые всего мира могли быстро внедрить эту технику в свои собственные нейробиологические лаборатории.
Изучение поломки генов и редких заболеваний головного мозга
Особая цель лаборатории"Image" при разработке этого метода состоит в том, чтобы использовать его в качестве платформы для изучения набора генов, которые, как они недавно обнаружили, очень восприимчивы к разрушению в клетках-предшественниках мозга мыши.. Они хотят определить частоту и механизмы, с помощью которых эти гены могут ломаться, и определить, способствует ли этот процесс поломки нервно-психическим заболеваниям и раку мозга.
Более того, "Имидж" и Швер считают, что этот метод может быть использован для персонализированной медицины. Создавая собственные модели мозга мышей, ученые-врачи могут имитировать уникальный генетический профиль недиагностированных пациентов с редкими заболеваниями и расстройствами головного мозга.