Изучение сердца на лабораторных мышах. Перенос генов - трансфекция генов
Реализация потенциальных возможностей, которые дают генетические исследования на мышах, предполагает развитие технологий, позволяющих характеризовать фенотип мутантных животных. Мышь с технической точки зрения — весьма сложная модель, поскольку ее сердце и кровеносные сосуды имеют очень небольшой размер, а частота сердечных сокращений в покое > 500 уд/мин. Однако эти проблемы решаются с помощью миниатюрных инструментов и микрохирургических методов.
Использование такой техники позволяет проводить физиологические эксперименты на анестезированных и интубированных мышах: измерение артериального давления, регистрация давления в левом желудочке и сердечной гемодинамики до и после введения фармакологических агентов, в т.ч. добутамина или изопротеренола.
Благодаря совершенствованию методов неинвазивной визуализации сердца и сосудистой системы анализ двухмерных эхокардиограмм стал рутинным у зародышей и взрослых мышей. Магнитно-резонансная томография позволяет получать четкие изображения структуры сердца и его работы. Эти неинвазивные методы используют для измерения конечного систолического и конечного диастолического размера ЛЖ, толщины стенки и массы миокарда ЛЖ, а также фракции укорочения.
Обычно на генетически модифицированных мышах моделируют инфаркт миокарда, развивающийся после наложения лигатуры па коронарную артерию, осуществляют механическое повреждение сосудов посредством введения в них проволоки, чем симулируют ангиопластику, или перевязывают аорту, индуцируя гипертрофию ЛЖ. К стандартным методам можно отнести и тест с физической нагрузкой, регистрацию электрокардиограмм в течение 24 ч с помощью имплантированных датчиков при свободном поведении животного и электрофизиологические исследования для выявления индуцируемых сердечных аритмий. С появлением технологий изучения физиологии ССС генетически модифицированные мыши стали достоверной и удобной моделью для оценки функции специфических генов при ССЗ.
Перенос генов - трансфекция генов
Перенос генов, или трансфекция генов, это введение и экспрессия рекомбинантных генов в клетки млекопитающих. Целью переноса генов является внедрение рекомбинантных генов в клетки-мишени для изучения механизмов и результатов генной экспрессии. Перенос генов в клетки осуществляется с помощью векторов. Рекомбинантные гены транскрибируются в РНК и транслируются в белок под действием ферментов хозяина; кульминацией этих процессов является экспрессия рекомбииангного белка. Далее этот рекомбинантный белок остается в клетке или секретируется во внеклеточное пространство либо в кровоток. Экспрессия гена может быть кратковременной или постоянной в зависимости от того, произошла ли его интеграция в хромосомы.
Эффективность захвата ДНК и экспрессии гена, часто обозначаемая как эффективность трансфекции, зависит от многих факторов, включая доставку ДНК в клетку, поглощение ее цитоплазмой, деградацию ДНК в эндосомах, ее высвобождение из эндосом в цитоплазму, транспорт в ядро и сохранение в ядре.
В условиях in vivo существует 2 метода переноса генов: клеточно-опосредованный и прямой перенос. Клеточно-опосредованный, или перенос гена ех vivo, предполагает удаление аутологичных клеток из хозяина и трансфекцию клеток, несущих вектор, в условиях in vitro. Генетически модифицированные клетки вновь вводятся в организм хозяина путем инфузии или инъекции. Перенос тепа ex vivo позволяет осуществить внедрение рекомбииангного генетического материала в специфическую клетку, например в эндотелиальную клетку или ГМК, и анализироваль экспрессию рекомбииангного гена в клетках этого типа.
Перенос гена in vivo предполагает непосредственное введение рекомбинантных генов в клетки и ткани-мишени. Для того чтобы целевой ген экспрессировался в эндотелиальпых клетках или ГМК, его перенос в клетки сосудистой системы осуществляют в присутствии клеточно-специфичных промоторов. Оба способа переноса генов (ex vivo и in vivo) были использованы при создании животных моделей сосудистых заболеваний, а также в клинических исследованиях переноса генов в клетки ССС.
