Свободный от патогенов

Мы продолжаем цикл публикаций, посвященный 10-летию образования ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН. Безусловно, главный залог получения значимых научных результатов -  это люди, проводящие исследования, их талант и высочайшая квалификация. Но важно также обеспечить их необходимым инструментарием для работы. Поэтому в ИЦиГ СО РАН (и его филиалах) немало внимания уделяется обновлению приборной базы и развитию центров коллективного пользования.

В числе последних – SPF – виварий, открывшийся в 2010 году - большой научный комплекс с уникальным оборудованием, необычными животными, созданными методами генной инженерии и, конечно же, высококлассными специалистами, чья работа еще недавно стала бы сюжетом для научной фантастики. Аббревиатура «SPF» (SpecificPathogenFree) обозначает, что в виварии содержатся животные свободные от патогенов – микроорганизмов, способных вызвать какие-либо заболевания. Это целый мир, со своим климатом, правилами и распорядком дня, отделенный от окружающей среды надежными барьерами.

Создать такие условия – само по себе непростое дело. К тому же новосибирский SPF-виварий был одним из первых таких объектов в России и опыта решения таких задач у его создателей почти не было. Но они справились. Виварий представляет собой закрытое здание: окна без форточек, двери-шлюзы, избыточное давление – как барьер для попадания микроорганизмов с воздухом извне. Внутри здания выделена так называемая «чистая зона», где и содержатся животные. Она максимально изолирована от окружающего мира.

Эксперименты на лабораторных животных давно стали основным источником знаний о том, как устроен и работает организм человека. В наше время наиболее широко в таких экспериментах используют лабораторных мышей. Их геном на 95 % совпадает с нашим, а затраты на содержание и разведение ниже, чем у других млекопитающих, таких как, например, свиней или обезьян.

На сегодняшний день в мире существует около десятки тысяч разных генетических линий мышей. И число их постоянно растет. Для проведения разных исследований нужны различные генетические варианты мышей, с помощью которых можно, например, моделировать различные патологии человека – диабет, гипертонию, онкологические заболевания или короновирусную инфекцию (все новые вакцины тоже испытывают на мышах). Поначалу их создавали с помощью давно известных методов селекции, естественного и индуцированного мутагенеза. С внедрением современных методов генной инженерии этот процесс пошел намного интенсивнее.

Очень многие современные исследования требуют соблюдения того самого SPF-стандарта. Например, фармакологические компании работают только с животными «SPF-статуса», получить который можно только в соответствующем виварии.

«Если говорить о том, какой вклад эти центры вносят в развитие фундаментальных и прикладных исследований в области физиологии и биомедицины, то можно сказать, что только на базе Джексоновской лаборатории в США (а это крупнейшая мировая коллекция) выполнены работы 26 лауреатов Нобелевской премии. И все это сделано исключительно на мышах», - отметил руководитель Отдела генетических ресурсов лабораторных животных ИЦиГ СО РАН. профессор Михаил Мошкин.

Сегодня в мире работает около тридцати таких центров. Единственный в нашей стране центр, обладающий полным набором компетенций для накопления, разведения, создания генетических линий животных с последующим изучением их фенотипических животных - SPF – виварий ИЦИГ СО РАН.

Несколько лет назад коллектив вивария получил подтверждение соответствия нормам GLP - (англ. – GLP, good laboratory practice). Эти стандарты применяются при проведении неклинических испытаний объектов, содержащихся в лекарственных веществах, пестицидах, косметической продукции, ветеринарных препаратах и т.п. Цель – обеспечить согласованность и достоверность результатов при проведении исследований медицинской и экологической безопасности.

«Признание вивария как площадки, на которой исследования проводятся в соответствии со стандартами GLP успешно завершен, что ставит нас в один ряд с испытательными площадками ЕС и делает результаты, полученные в нашем Институте соответствующие требованиям, которые признаются Европейским медицинским агентством (ЕМА)», - рассказал заведующий ЦКП «SPF-виварий», к.б.н. Евгений Завьялов.

В настоящий момент в виварии содержится более сотни только генетических моделей лабораторных животных, созданных на базе трех линий – это мыши, крысы и хомяки, больше всего генетических моделей представлено на базе генотипа мышей. Животные поступают сюда из разных источников. В первую очередь это те животные, которые были созданы на базе ИЦиГ СО РАН.  Изначально такие линии содержатся и разводятся на территории обычного вивария, но после специальных процедур, избавляющих их от патогенов, они попадают в Центр генетических ресурсов.

Другой важный источник – питомники других аналогичных центров во всем мире, животные в специальных боксах прилетают в Новосибирск из США, Евросоюза, Азии.

Третий источник – создание новых моделей животных на месте с использованием технологий редактирования генома (когда им целенаправленно добавляют какие-то гены, или наоборот, выключают уже имеющиеся). Их еще называют трансгенными животными. Большую роль в их создании играют вспомогательные репродуктивные технологии, которые широко применяются сотрудниками SPF – вивария. Особенно при создании генетических моделей патологий человека для их исследований и испытаний современных лекарственных средств.

Сегодня в мире создано огромное число разных моделей лабораторных животных и ни один центр не смог бы содержать их единовременно, просто не хватило бы места. Поэтому очень многие модели хранятся в виде замороженных эмбрионов. Воспроизводство такого потомства, особенно линий гуманизированных мышей, чей генотип был искусственно изменен, часто становится непростой научной задачей. Ведь эти изменения могут сказываться и на особенностях развития, начиная с первых делений эмбриона.

Чтобы повысить эффективность этой работы недавно в Центре была установлена система визуализации LionHeart. Она позволяет вести непрерывное наблюдение за развитием эмбрионов на самых ранних стадиях развития, оценивать их потенциальную жизнеспособность и делать целенаправленный отбор качественных эмбрионов для хранения и размножения на основе этой оценки.

«Мы имеем все технологии, которые позволяют получать животных в наш Центр как в виде живых организмов, так и в виде замороженного эмбрионального материала. Далее, проходя через определенные процедуры эти эмбрионы размораживаются, подсаживаются суррогатным матерям… и уже рождаются в виде живых мышей. После чего они выращиваются на нашей площадке и дальше используются для различных исследований», - пояснил Евгений Завьялов.

Спектр научного оборудования ЦКП и компетенций его сотрудников постоянно расширяется, что позволяет проводить самую разнообразную и сложную исследовательскую работу. Причем, практически все установки и комплексы нацелены на изучение животных без прерывания их жизненного цикла, что сейчас является основным трендом и требованием в мировой науке.