Sıçan Yılı Sıçan Hakkında Konuşuyor "Deneysel farelerin" 100 yıllık tarihi: akrabalı yetiştirmeden gen düzenlemeye
2020, ay takviminde Sıçan Yılı ve zodyak sıralamasında yeni bir tur başladı.
Bu küçük memeli sadece zodyakın en yaşlısı değil, aynı zamanda modern bilim açısından da en iyiler arasında yer alıyor.
Fareler karşıdan karşıya geçtiğinde herkesin bağırıp onları dövdüğü söylenir. "Shuoshuoshuo, yemek yok, benim darı"nın kederli şarkısı Çin'de binlerce yıl yankılandı ve veba, ortaçağ Avrupa'sında da "Kara Ölüm"ün gölgesini bıraktı. Peki, bilim adamları tarafından tercih edilen deneysel fareler hakkında bu kadar özel olan nedir?
Floresan etiketli laboratuvar fareleri
Bazı fare türlerinin çok klasik olduğu ve "bilimsel kariyerlerinin" yüzlerce nesil önceki atalarına kadar uzanabileceği doğrudur, bu da bir laboratuvar faresi klişesi yaratmıştır. Aslında, her türlü fare bilime adanmıştır.
Hatta araştırmaların derinleşmesiyle birlikte, bilim insanlarının laboratuvar farelerine yönelik gereksinimleri çeşitlendi ve rafine hale geldi. İlk hibridizasyondan, akrabalı yetiştirmeden, gen mutasyonlarının rastgele uyarılmasına ve şimdi kesin gen düzenlemeye kadar, sürekli değişen laboratuvar fareleri, insan bilimi adına kendilerine ait olmayan birçok insan hastalığına maruz kaldılar.
Yakın akrabaların torunları "ensest"
Her şey Granby, Massachusetts, ABD'de bir çiftlikte başladı.
20. yüzyılın başında, emekli bir profesör olan Abbie Lathrop, Çin, Japonya ve Avrupa'daki fare meraklılarından farklı fare türleri satın aldı ve tüm öfke haline gelen bazı "yeni" kürk renkleri geliştirdi.
Harvard biyoloğu William Castle (William Castle) da bu "modaya uygun" kemirgenlerden etkilenmişti ve Mendel'in kalıtım teorisini düşündü.
Lise biyolojisi okuyan okuyucular, Mendel'in bezelyeleriyle dolandıkları, sürekli yuvarlak veya buruşuk, sarı veya yeşil bezelyelerin üzerinden geçtikleri ve yavruların istatistiklerine dayanarak hangi genlerin baskın ve hangilerinin çekinik olduğunu tahmin ettikleri günleri hatırlamalıdır. .
Castle, Mendel'in deneylerinin bazı fare versiyonlarını yaptı ve memeli genetiği alanında ataerkil bir konum oluşturdu. Biliyorsunuz, fareler daha önce sadece geleneksel diseksiyon deneylerinde kullanılıyordu. Ancak, fare kürkü rengiyle ilgili genler yavaş yavaş anlaşıldıkça, akademik camia ilgiyi kaybetmeye başladı.
1909'da Harvard lisans öğrencisi C.C. Little yeniden dalgalar yarattı. Farelerde tümörleri nakletmek ve incelemek için, daha homojen bir fare suşu elde etmeye kararlıydı.
Burada "akrabalık" denilen bir kavramı tanıtmak istiyoruz. Belirli bir faktörün (ilaçlar, yem, çevre gibi) fareler üzerindeki etkisini incelemek istiyorsanız, tutarlı olması için farelerin diğer arka planlarını kontrol etmeye çalışmalısınız.
Mendel'in incelediği bezelye kendi kendine tozlaşan bir bitkidir ve kendi kendisiyle çiftleştiği anlaşılır.Doğada elde edilen yavrular saf ırklardır ve görünümleri ve genleri birebir örtüşür, bu nedenle kalıtsal özellikleri incelemek özellikle uygundur.
Ama fareler değil. Benzer genetik geçmişe sahip fareler elde etmeye çalışmak için yakın akrabalar arasında sürekli üremek gerekir ve birkaç nesil sonra giderek daha "saf" hale gelirler.
Kardeşler arasındaki bu zorunlu ensest, etik tartışmalara yol açtı ve Castle da dahil olmak üzere bazı biyologlar, akrabalı yavruların yeterince sağlıklı olmadığını ve bilimsel değeri azalttığını savundu.
Her halükarda Little, çekinik açık kahverengi tüylü DBA adlı yakın bir akraba elde etmek için 20 nesil akrabalı yetiştirme kullandı.
DBA fareleri
Birçok insan bunun modern anlamda ilk nesil deneysel fareler olduğunu düşünüyor.
Nobel Ödülü'ne doğru
"Aile içi" deneysel fareler hızla popüler hale geldi ve bazıları son zamanlarda ünlü C57BL/6 gibi ana akım türler haline geldi. Dünyada genom dizilimi yapılan ilk fare türü olan küçük siyah hayvan, mutasyona uğramış birçok gen için genetik arka plan sağlayabilir.
Bir adet C57BL/6 dişi fare
Bir diğer çok yaygın BALB/c, deney fareleriyle ilgili tüm hayal gücümüze uyuyor: beyaz saç, kırmızı gözler ve yuvarlak bir vücut.
1912'de New York Memorial Hastanesi'nden Halsey J. Bagg, Ohio'daki bir sıçan satıcısından bir grup vahşi albino fare satın aldı. BALB ismi, Bagg ve Albino (beyazlatma) kelimelerinin birleşiminden oluşmaktadır.
Nesilden nesile akraba evliliği yapıyorlar ve Little da dahil olmak üzere birçok biyologun elinden geçtiler. 1935'te BALB fareleri, onları Maine'deki Jackson Laboratuvarı'na getiren Amerikalı genetikçi George Snell'e devredildi.
Snell, Little'ın farelerde tümör nakli üzerine araştırmasına devam etti ve organizmaların neden bazen nakilleri kabul edip bazen reddettiğini merak etti. Kendi içinde iki soy kullanarak, her seferinde ebeveynden farklı bir şekil gösteren yavruları seçerek, sadece bir lokusta heterozigot olan homolog suşlar ile sonuçlanan, art arda geri çaprazladı (ebeveynleri yavrularla çiftleştirdi). Sonunda, Snell, 1980'de Nobel Ödülü'nü kazandığı hücre yüzeyindeki bağışıklık tepkisini düzenlemeye dahil olan genleri buldu.
BALB/c fareleri
Bu, DBA suşu doğduğundan beri deneysel fareler için bir başka önemli an. Biyologlar, bu kuşağa üreyerek, kendi içinde yetiştirilmiş farelerin sonsuz olasılıklarla çeşitli biyolojik deneyler için uygun olduğunu keşfettiler.
Jackson Laboratuvarı da efsanevi bir evrim geçirdi. Borsa çöküşü nedeniyle Büyük Buhran'da hayatta kalabilmek için fon sıkıntısı çeken Jackson Labs, kendisini bir araştırma kurumundan özel bir fare mağazasına dönüştürdü ve araştırmacılar için özel olarak ihtiyaç duyulan laboratuvar farelerini üretti.
Bugün, Jackson Laboratuvarı'ndan her yıl dünyanın dört bir yanındaki araştırma tesislerine 3 milyondan fazla fare taşınarak modern kanser araştırmalarının bel kemiğini oluşturuyor.
doğanın sürprizi
Soğuk Savaş sırasında, nükleer savaşın gölgesinde, ABD Enerji Bakanlığı, düşük doz nükleer radyasyonun memeli genomları üzerindeki etkilerini incelemeye başladı.
Bu fırsatla, insanlığın fare genomunu anlaması ileriye doğru büyük bir adım attı. Daha sonra bilim adamları, kimyasal ajanların farelerde genetik mutasyonları indüklemede daha etkili olduğunu keşfettiler ve her yıl binlerce yeni mutasyon türü ürettiler.
Ancak, insan yapımı rastgele mutasyonlarla karşılaştırıldığında, bazen "doğanın hamisi" olmak aslında daha büyük sürprizler doğurur.
1962'de viral bir epidemiyolog olan Norman Grist, Glasgow Ruhill Hastanesi'nin viroloji laboratuvarında doğal olarak tüysüz bir "çıplak fare" ile karşılaştı ve onu Edinburgh'daki Hayvan Genetiği Enstitüsü'ne gönderdi.
atimik çıplak fareler
Araştırmacılar, "kelliğe" neden olan genleri bulduktan sonra, çıplak farelerde timus bezlerinin, T hücrelerinin veya B hücrelerinin bulunmadığını da buldular.Bağışıklık savunma hattında büyük bir boşluk olduğu söylenebilir. Bu elbette farelerin kendileri için büyük bir talihsizlik, ancak allogreftler için daha az iyi değil - savunma yoksa reddetme de yok.
Kısa bir süre sonra, insan tümörlerine nakledildi ve bilim adamlarının insan olmayan bir sistemde ilk kez insan tümörlerini ve dokularını incelemesine izin verdi.
Başka bir yaygın immün yetmezlikli SCID faresi, 1983 yılında Philadelphia, ABD'deki Fox Jens Kanser Merkezinde keşfedildi. Melvin Bosma, fare serumlarını immünoglobulin değişkenliğine göre sınıflandırıyordu, ancak bir fareyle eşleşen aynı anti-immünoglobulini bulamadı. Daha sonra farenin immünoglobulinleri olmadığını fark etti.
SCID albino fare
Ek: SCID albino fare
SCID fareleri, kanser ve immünoloji araştırmalarında öncülük etmeye devam etti ve özellikle bilim adamları, onlarda AIDS'i yenmenin bir yolunu bulmayı umdular.
özel fare
İster mutasyona yol açsın, ister doğanın bekçisi olsun, "rastgele" kelimesi hala ayrılmaz bir bütündür. Açgözlü bilim adamları daha kullanışlı bir araç istiyorlar: belirli tıbbi problemlere göre uyarlanmış laboratuvar fareleri.
1981'de Cambridge Üniversitesi genetikçisi Martin Evans ve diğerleri, ilk fare pluripotent kök hücre dizisini oluşturarak transgenik farelerin yolunu açtı. Bu temelde, Utah Üniversitesi'nden moleküler biyologlar Mario Capecchi ve Oliver Smithies ilk nakavt fareleri ürettiler ve 2001 Lasker Biyoteknoloji Tıbbi Araştırma Ödüllerini Evans ile paylaştılar.
Obez farelerde gen nakavt
Daha sonra, nerede oynanacağını gösteren genetik sihirli makas CRISPR-Cas9 çıktı.
2013 yılında, 31 yaşındaki MIT profesörü Zhang Feng, Science'ta CRISPR-Cas9 sisteminin fare genlerini düzenlemek için ilk kez kullanıldığını açıklayan ve birkaç hafta içinde fare genleri oluşturabileceğini doğrulayan bir makale yayınladı. .
Kanser, AIDS, orak hücreli anemi..., klasik insan hastalıkları, genlerin yeniden yazılmasıyla farelerde yeniden üretilir ve çeşitli ilaçlar ve teknolojiler tarafından test edilmiştir.
Farelerin zebra balığı, koyun, makak ve diğer hayvanlardan öne çıkmasının ve en popüler deneysel denek haline gelmesinin sebebinin sadece genomunun insanlar gibi 20.000 ila 30.000 civarında gen içermesi ve benzerliğin %90'ı geçmesinden kaynaklanmadığı söylenebilir. (sonuçta, insan ve muz genomlarının benzerliği %50'dir) ve bunun nedeni sadece hızlı üremeleri, küçük olmaları ve yetiştirilmeleri ve yetiştirilmeleri kolay değildir.
Daha da önemlisi, son yüz yılda, ataları nesiller boyu kendilerini bilime adadılar ve "sadık ve sadık" olarak adlandırılabilecek ataları, insanların genetik bilgileri hakkında, vazgeçilmesi zor olan bir anlayış kazanmalarını sağladı.
