Источник: http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(15)00192-0
БЛАГОДАТНЫЕ ВОДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СТАРЕНИЯ
Адриана М. Ванг, Дэниэл Е.Л. Промыслов, Мэтт Кэберлен
За последние десятилетия в биологии процесса старения было сделано невероятно
много открытий, основанных на исследованиях, большинство из которых проводились с
использованием стандартных модельных организмов: почкующихся дрожжей, круглых
червей, мушек-дрозофил и мышей. Однако опираясь практически лишь на один
модельный организм из класса позвоночных и сосредотачивая внимание только на
лабораторных животных, ученые относительно плохо осознают, насколько достоверно
можно переносить результаты с модельных организмов на
других животных,
окружающую среду и, в итоге, на человека. Данная ситуация привела к росту понимания о
необходимости инновационных инструментов и подходов. В текущем выпуске Cell
И. Харел и др. (2015) описывают подобный новый инструмент: короткоживущую
африканскую рыбку Nothobranchius furzeri. Сейчас наступает период, когда новые
модельные организмы и подходы дают возможность глубокого проанализировать
налаженные механизмы старения и преодолеть сложность переноса результатов
исследований с опытных животных на людей.
Во многих отношениях, африканские нотобранхи сочетают в себе одни из лучших
характеристик основных модельных систем в одном животном. С продолжительностью
жизни в 4-6 месяцев, что можно сравнить с лучшими из беспозвоночных модельных
организмов, африканские рыбки - самые короткоживущие позвоночные животные,
которые легко и относительно дешево могут быть выращены в лабораторных условиях.
Естественно укороченный срок жизни предоставляет уникальную возможность для
изучения смертности, физиологии и заболеваний, связанных со старением, у
позвоночного подопытного животного с кровью, костями и приспосабливающейся
иммунной системой. Нотобранхи обладают многими зависящими от возраста фенотипами
и патологиями, в т.ч. снижением деторождаемости, атрофией скелетной мускулатуры,
уменьшением познавательной способности и раком (Ди Чикко и др., 2011, Гартман и др.,
2009, Терзибаси и др., 2009), и даже имеют теломеры, которые схожи с человеческими
длинной и процессом нарастающего уменьшения. Исследователи получают результаты
как от исследований скрещенного в лаборатории близкородственного потомства, так и от
пойманных в дикой среде штаммов данного вида, создавая полезный инструмент для
генетического картирования и сравнительной геномики исследований, наряду с коротким
жизненным циклом, большим потомством и простотой введения лекарственных средств в
организм. Все это способствует тому, что эта модель становится идеальной для
высокоэффективного наблюдения за воздействием лекарств.
До настоящего времени исследования с использованием данной развивающейся
модели были ограничены ввиду недостатка знаний о последовательности генов и
генетических инструментов для воздействия на генные функции и их выражение. В своей
работе И. Харел и др. (2015) использовал впервые обнаруженную совокупность генов для
создания генома с полной последовательностью и снабженных комментариями наряду с
технологией CRISPR/Cas9, чтобы создать мутированные аллели для 13 различных генов,
связанных со старением. Доказывая принцип, исследователи в своей работе
сосредоточились на белковой субъединице - теломеразе (TERT) как модели истощения
теломер. Сосредотачиваясь на каталитическом домене теломеразы, исследователи смогли
создать мутированный организм с отсутствием функции потери теломеразы, что сказалось
на укорачивании теломеры, снижении способности к деторождению и недостатках в
других пролиферативных тканях, таких как кровь и кишечник. Подобных результатов
авторы сумели достичь за 2 месяца, тогда как такие же опыты на мышах занимают
несколько поколений (Rudolph и соавт., 1999), на рыбках данио - 6-8 месяцев (Anchelin и
др., 2013), создав самую быструю модель позвоночных животных с укороченными
теломерами и надежно закрепив натобронхов в качестве перспективной и легко
управляемой платформы для исследования старения у позвоночных.
Как показано на рисунке 1, африканские натобранхи заполняют важный
эволюционный разрыв в модели старения между млекопитающими, чей геном разошелся
с человеческим 40-90 миллионов лет назад, и беспозвоночными, которые стали
отличаться от человека 900 или даже более миллиона лет назад. Сравнительные
биологические подходы, основанные исключительно на долгоживущих моделях, таких
как голый землекоп и некоторые виды моллюсков, также, несомненно, играют важную
роль в дальнейшем развитии исследований. В то же время, сегодня появляются два других
вида, которые могут оказаться ключевыми в переносе результатов исследований старения
на человека.
Рисунок 1.
Эволюционные отношения между человеком и организмами, наиболее часто используемыми в
исследовании старения.
Показана приблизительная средняя продолжительность жизни для каждого организма Средняя
продолжительность жизни у африканской рыбки Nothobranchius furzeri (И. Харел и др, 2015)
сравнима с беспозвоночными модельными организмами, в то же время рыбка наиболее близка к
человеку. Предки человека и рыбки разошлись в эволюционном развитии примерно 400 млн лет
назад (красная линия). Таким образом, натобранхи заполняют разрыв (серый прямоугольник)
между модельными организмами-млекопитающими, которые отделились от генома человека
около 100 млн лет назад и беспозвоночными модельными организмами, отделившимися от
человеческого генома приблизительно 900 млн лет назад. Звездочка (*) обозначает общую среду
между человеком и собакой.
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв