«Всем известно, что в сказках животные очень часто помогают человеку: Серый волк — Ивану-Царевичу, Сивка-Бурка — Иванушке, но самый большой «литературный» подвиг, который совершили мыши — вытащили Трусливого Льва с макового поля в «Волшебнике Изумрудного города». То ли дело в науке!» — начинает прошедшую в рамках новосибирских Дней Науки в Выставочном центре лекцию о хвостатых героях сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Елизавета Александровна Куликова.
Почему же ученые выбирают для экспериментов именно этих грызунов? Начать можно с того, что последние, как и мы, млекопитающие. Кроме того, они просты в содержании: пять мышек можно с легкостью поместить в клетку размером с коробку из-под обуви, а если в комнате есть стеллаж, где можно расположить двести таких клеток, то в сумме получается тысяча особей. Опять же, наши герои пьют воду и едят недорогой корм, а также очень быстро размножаются: самка может принести от трех до двенадцати детенышей за раз, причем, способна плодиться круглый год, независимо от сезона, а беременность длится всего три недели. «Еще у них очень короткий жизненный цикл: мышка уже в возрасте двух месяцев становится половозрелой особью, на которой можно проводить эксперимент, — рассказывает Елизавета Куликова. — В лаборатории зверьки в среднем живут два года, у нас был один долгожитель, который протянул пять. На воле же обычные домовые экземпляры существуют около года. Однако самое интересное: в 2000-х годах были расшифрованы геномы человека и мыши, и оказалось, что они схожи на 90%. Таким образом, именно последняя является идеальным объектом для исследований!»
Мышкин дом
Все знают, что наши герои обитают в клетках. Клетки стоят в комнатах, а комнаты расположены в вивариях. В ИЦИГ СО РАН их целых два. Первый — обычный, его особенность в том, что животные находятся в открытых системах, то есть, непрерывно контактируют с воздухом в помещении, в связи с чем у таких зверьков есть не только врожденный иммунитет, но и приобретенный при столкновении с различными микроорганизмами. Таким образом, получается, что мышки находятся почти в естественных условиях, только за ними ухаживают, меняют подстилку и кормят. «Однако имеется и большой минус в таком содержании, — комментирует Елизавета Куликова. — Наличие приобретенного иммунитета может повлиять на результаты исследований: на подобных грызунах очень сложно изучать, например, соответствующую систему или же определенные виды лекарств. Поэтому в ИЦИГ был создан уникальный SPF-виварий (расшифровка аббревиатуры по-русски означает: виды, свободные от патогенов), их всего тридцать в мире и два — в России. Его особенность в том, что у мышек, там живущих, иммунитет только врожденный».
У здания почти нет окон — все потому, что зверьки содержатся в специальных помещениях, где все очень-очень-очень стерильно, а воздух, который туда поступает, очищается специальными фильтрами. Еще один фильтр-барьер расположен в клетке, где и проживают разнообразные «чистые» мышки, и получается, что животное, сидя в клетке, не контактирует с вредными микроорганизмами и наружной атмосферой, находясь в собственной микросистеме.
Чтобы попасть в это царство чистоты, нужно соблюдать огромное количество правил. Необходимо полностью переодеться в стерильную одежду, надеть халат, маску, шапочку, перчатки, пройти воздушный шлюз, причем, вы не должны держать дома никаких грызунов, ведь в случае их наличия можно принести на коже или волосах какие-нибудь специфические микроорганизмы от питомцев. «И все это только для тех, кто проводит эксперименты! А для тех, кто, собственно, разводит мышек, регламенты еще жестче!» — улыбается Елизавета Куликова. Причем, если вдруг экспериментатор в процессе работы случайно уронит зверька на пол, или, к примеру, животное вдруг прокусит перчатку, то оно сразу же перестает быть стерильным. Такая сложная и строгая система защиты нужна для того, чтобы исключить воздействие других факторов на организм.
Скажи мне, какого ты цвета…
«В SPF-виварии обитают разные линии зверьков, — поясняет Елизавета Куликова. — Например, инбредные (это означает, что два брата из одной линии имеют одинаковый генотип, то есть, они идентичны). Если говорить просто, то у нас тут содержатся белые, серые (агути), пепельные, черные, желтые и даже лысые мышки. Они отличаются не только по своей окраске, но и по медицинским и поведенческим признакам». Например, одни специально выведены для того, чтобы изучать рак молочной железы, другие, наоборот, устойчивы ко всем видам онкологии, так что они используется для изучения соответствующих препаратов, у третьих нарушен обмен веществ, что приводит к ожирению. У лысых —проблемы с иммунной системой, а также высока чувствительность к опухолям. «Агути же проявляют необычное поведение, которое называется каталепсия, то есть животное замирает в неудобной позе и может сохранять ее в течение некоторого времени, — говорит Елизавета Куликова. — У мышек это редкое явление. Если взять такого особенного зверька, слегка ущипнуть его за загривок и посадить на два карандаша (передние лапки — на верхнем, задние — на нижнем), то он будет сидеть неподвижно в течение длительного времени (от 20 секунд до 2 минут)».
Помимо имбредных линий есть нокаутные, когда какой-то ген «выключают», и в связи с этим отсутствует определенный белок — меняются и признаки, и поведение. «Например, в Нидерландах есть семья (и их родословную можно было проследить), все мужчины которой очень агрессивны, — приводит пример Елизавета Куликова. — Когда их генотипировали, то выявили нокаут по одному из белков. Сделали его искусственно мышек и показали: они повторяют поведение людей».
И, наконец, в SPF-виварии имеются трансгенные животные. В том числе, зеленые и светящиеся. Звучит достаточно инфернально: так и представляется ночь и топот маленьких лапок грызуна Баскервилей. Однако на самом деле все не так: флюоресцирующий ген медузы, внесенный в цепочку ДНК мыши, заметен только в ультрафиолетовом излучении. Делается это для того, чтобы ученый, вышеозначенным образом пометивший интересующий его белок, мог на живом зверьке наблюдать, проявления этого белка, где он возникает и как в процессе развития организма себя ведет.
Куда податься мыши?
Сферы применения лабораторных мышей в исследованиях очень широки. С помощью молекулярных методик изучают функции и процессы изменения генов и белков, гормонов, морфологию органов и тканей. Плюс — физиологические процессы, такие как пищеварение, дыхание, кровообращение. Еще в списке есть причины возникновения различных заболеваний (в том числе и психических), поиск способов лечения (препараты и вакцины), способы предотвращения того или иного недуга, влияние факторов среды на организм. «Сейчас у нас очень актуален вопрос загрязненности воздуха, это тоже смотрим на мышках, — говорит Елизавета Куликова. — Также они используются для изучения функционирования человека в космосе: совсем недавно группа зверьков туда летала, они жили целый месяц в невесомости без людей, а потом вернулись на Землю. Мы тоже принимали участие в этих работах».
В жизни лабораторных грызунов есть еще и различные установки. Например, аппарат для МРТ — с его помощью можно увидеть, что происходит с мозговой деятельностью и прочими функциями организма, пока животное спит, а температура тела во время различных взаимодействий наглядно представлена с помощью тепловизора.
Есть эксперименты, направленные на изучение памяти и поведения. «Мы проводили целый опыт, — объясняет Елизавета Куликова, — брали большой бассейн (для них большой, конечно, для нас — таз), помещали под воду небольшую платформу, а жидкость забеливали молоком, чтобы возвышение не было видно. Мышка плавает в этом бассейне, и ищет платформу, либо натыкаясь на нее самостоятельно, либо с помощью экспериментатора. После нескольких итераций, используя внешние ориентиры, которые расклеены вокруг установки, зверек начинает быстро находить нужное место. Так меряют обучаемость».
Мокрая мышка — зрелище достаточно жалкое, но что будет, если якобы спасти маленьких несчастных животинок и выпустить их на волю? «БОльшая часть заболеет и умрет сразу же. Другие столкнутся со своими дикими сородичами, а те особенно долго не разбираются: чужак на собственной территории — значит, надо атаковать. Кроме того, конечно, не стоит забывать о хищниках, — комментирует Елизавета Куликова. — Эти мыши созданы учеными, и в природе, на свободе, они не выживут».
Екатерина Пустолякова
Фото: 1 — Василий Коваль (ИЦИГ СО РАН), 2-4 — Е.Пустолякова
