Нобелевская премия в Физиологии или Медицине на 2007 в этом году пошла к трем ученым, работающим в США и Великобритании для их работы над генетическиммодификация эмбриональных стволовых клеток. Их открытия привели к созданию сильного «гена, предназначающегося» для технологий, теперь использующихся экстенсивно висследование и терапия.Эти три лауреата Нобелевской премии:
Марио Р Капекки, родившийся в Италии в 1937 и теперь работающий в университете Юты, Говард Хьюз Медицинский Институт, Солт-Лейк-Сити, США.Сэр Мартин Дж Эванс, родившийся в Великобритании в 1941 и теперь работающий в Университете Кардиффа в Великобритании.Оливер Смитис, родившийся в Великобритании в 1925 и теперь работающий в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле, США.
Нобелевский приз, присужденный Нобелевской ассамблеей в Каролинском институте в Швеции, был для их открытий «принципов для представления определенного генамодификации у мышей при помощи эмбриональных стволовых клеток».Начиная с их открытий были выборочно «выбиты» больше чем 10 000 генов мыши (почти половина всех генов в геноме мыши), чтобы найтикак они способствуют развитию эмбриона, взрослой физиологии, болезням и старению.
В то время как больше международной работы прогрессирует в этой области, это вероятно этоочень скоро «мыши нокаута» будут доступны для каждого гена в геноме мыши. («Мышь нокаута» является генетически спроектированной мышью, имевшей определенноевыключенный ген).Существует теперь более чем 500 типов генетически спроектированных мышей («модели мыши») со структурами ДНК что человеческие нарушения модели, включая сердечно-сосудистыйболезни, нейродегенеративные заболевания, диабет и рак.Это были почти 50 лет, с тех пор как бактериологу Джошуа Ледербергу присудили Нобелевский приз за его открытие процесса «гомологичной рекомбинации» который
Capecchi и Smithies раньше изменяли гены в клетках млекопитающих.Гомологичная рекомбинация – то, где секции ДНК обменены между набором, прибывшим от отца и набора, прибывшего от матери.Когда млекопитающее яйцо оплодотворено и начинает превращаться в эмбрион, клетки «повинуются» инструкциям, решающим форму, развитие и физиологию этогоорганизм в их ДНК, проводящейся в хромосомах в ядре клетки. Один набор хромосом прибывает от отца и другого от матери.
Но aлюбопытная вещь происходит во время жизни клеток. Хромосомы обменивают берега ДНК друг с другом.
Таким образом через некоторое время, части шедшей ДНКхромосомы отца заканчиваются в хромосомы, прибывшие от матери и наоборот.Capecchi показал, что гомологичная рекомбинация могла также произойти между введенной ДНК и ДНК, которая уже была в клетках млекопитающих. И он показал этодефектные гены могли быть восстановлены этот путь.
Кузницы показали, что было возможно предназначаться для всех генов с помощью гомологичной рекомбинации. Однако несмотря на то, что онисмогли показать, что гомологичная рекомбинация работала, они не смогли создать предназначенных животных гена, потому что клетки не передавали модификации ДНКкогда они разделились.Это – то, где работа Эванса входит. Эванс работал с клетками эмбрионального рака (EC) мыши, которые несмотря на то, что они произошли из опухолей, он нашел, что они далиподнимитесь до почти любого типа клетки, они походили на «базовую ячейку».
Сначала он пытался использовать клетки EC, чтобы принести новый генетический материал в зародышевую линию мыши.Но он не преуспел, потому что клетки EC имели патологические хромосомы.
Он тогда нашел, что ранние эмбрионы мыши могли использоваться, чтобы развиться хромосомным образом нормальныйклеточные культуры и они стали известными как клетки эмбрионального стебля (ES).Эванс тогда взял эмбрионы от одного штамма мышей и ввел их с клетками ES от другого напряжения. Они стали «мозаичными эмбрионами», у них были клетки ES отдва штамма мышей. Эти эмбрионы родились и в конечном счете сцепились, и у их потомков, как показывалось, были гены от введенных клеток ES.
Это доказало егобыло возможно ввести генетический материал с помощью клеток ES, который тогда унаследован следующим поколением организма.Он тогда использовал ретровирусы, чтобы генетически изменить клетки ES.
Таким образом Эванс смог соединить все три шага: измените ДНК ES с помощью ретровирусов,введите генетически модифицированные клетки ES в напряжение мыши и покажите, что потомки той мыши унаследовали генетически модифицированную ДНК. Это былогомологичная рекомбинация effectivey в клетках ES.
Так, теперь у нас есть на одной стороне Capecchi и Smithies, показывающий, что Вы могли предназначаться для определенных генов с помощью гомологичной рекомбинации в культивируемых клетках (т.е. клеткиполученный из клеток ES), и Эванс, показывающий Вам, мог использовать гомологичную рекомбинацию, чтобы удостовериться, что генетически измененные клетки ES передали свою альтерациюследующее поколение организма.Отчеты исследований с помощью гомологичной рекомбинации в клетках ES, чтобы генерировать предназначенных геном мышей начали появляться в 1989.
С тех пор число нокауташтаммы мыши, которые доступны, повысились по экспоненте, и технология продвинулась чрезвычайно. Теперь возможно активировать гены в определенных органахили клетки и включить их в определяемое время в развитии организма или жизни взрослого.Позже, Capecchi продолжал обнаруживать, как гены влияют на развитие органа у млекопитающих и как они способствуют «чертежу корпуса».
Его работа раскрылагенетические причины многих врожденных дефектов.Эванс развил модели мыши для многих человеческих болезней, включая муковисцидоз, и он использовал их, чтобы проверить много механизмов болезни, включаяэффекты генотерапии.Кузницы также развили модели мыши человеческих болезней, включая одну для наследственной болезни крови, талассемии и других для артериальной гипертензии иатеросклероз.
Пресс-релиз Нобелевской премии суммировал вклад и влияние три 2 007 Лауреатов как:«Генное планирование у мышей проникало во все области биомедицины. Его влияние на понимание функции гена и его преимуществ человечеству будет продолжатьувеличьтесь за многие последующие годы." получения дополнительной информации о Нобелевской премии.