Монголын Анагаахын Сэтгүүлүүдийн Холбоо (МАСХ)
Инноваци - Шинэ Санаа, Шинэ Нээлт, 2008, 1(5-1)
Хулгана дахь Генийн Модификац
( Түүх )

Х.Мөнгөн-Өлзий, Б.Анархүү

 

“for their discoveries of principles for introducing specific gene modifications in mice by the use of embryonic stem cells”

Танилцуулга

2007 оны Анагаах ухаан, физиологийн салбар дахь Нобелийн шагналыг Drs Mario R. Capecchi, Martin J. Evans болон Oliver Smithies нарт үр хөврөлийн үүдэл эсийг ашиглан хулганад хийх өвөрмөц генийн модификацийн үндсэн зарчмыг нээснийх нь төлөө олгов. Тэдний бүтээл сүүн тэжээлтний үр хөврөлийн хөгжил дэхь өвөрмөц генүүдийг өөрчлөн улмаар тухайн генийг тээн гаргаж авах “үр удмыг” үржүүлэх боломжийг бий болгосон юм. Capecchi, Evans болон Smithies нарын боловсруулсан ихэвчлэн нокаут технологи хэмээн нэрлэдэг туршилтын генетикийн аргууд нь үр хөврөлийн хөгжил, физиологи болон патологийн шинжлэх ухаанд өвөрмөц генийн үүргийг тодорхойлдгийг судлаачид хүлээн зөвшөөрсөн юм. Энэхүү нээлт нь шинжлэх ухаанд эрс өөрчлөлт хийсэн бөгөөд анагаах ухааны эмчилгээний хөгжилд голлох үүрэг гүйцэтгэж байна.

Нээлтүүд
Martin Evans хүний биеийн бүх эсийг үүсгэгч эс болох үр хөврөлийн үүдэл эсийг эхэн үеийн үр хөврөлөөс нээн түүнийг ялган авсан. Тэрээр эсийн өсгөвөрт гаргаж авсан үүдэл эсээ генетикийн хувьд өөрчлөн улмаар генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн “үр удам” гаргаж авахын тулд түүнийгээ тээгч амьтанд шилжүүлэн гаргаж авсан. Mario Capecchi ба Oliver Smithies нар бие биенээсээ үл хамааран хэрхэн ДНХ-ийн молекулын хэсгүүдийн хоорон дахь гомолог рекомбинацыг сүүн тэжээлтний геном дахь бай генийг ашиглаж болохыг нээн генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн хулгана гаргаж авах аргыг боловсруулсан. Зураг 1-д хулгана дахь бай генийн аргын ерөнхий зарчмыг харуулж байна.
Бай генийн аргаар хийгдсэн судалгаа
Үр хөврөлийн үүдэл эс
Үүдэл эс бол илүү ялгаран хөгжсөн эсийн үр удам үүсгэхийн хажуугаар өөрийгөө шинэчлэн нэмэлтээр нөхөн төлжих чадвартай эс юм. Биеийн үүдэл эс нь насанд хүрсэн бие махбодийн эд эс шинэчлэгдэхэд шаардлагатай.
Өөрөөр хэлбэл, ясны чөмгөн дэхь цусны үүдэл эс нь цусны эсүүд болон ялгаран хөгждөг, жишээ нь эритроцит, мегакариоцит/ялтас, болон олон төрлийн лейкоцитүүд. Насанд хүрсэн бие махбодийн үүдэл эс болгон тодорхой нэгэн ялгаран хөгжлийн замтай байхад эхэн үеийн үр хөврөлийн үүдэл эс тотипотент байдаг учраас тэд хөгжиж буй махбодид бүх төрлийн эс болон өсч хөгжиж чаддаг. Тиймээс бластоцистээс ялгаж авсан үр хөврөлийн үүдэл эсийг ашиглан амьд сүүн тэжээлтэн гаргаж авч болох боломж олон жилийн турш судлаачдын сэтгэлийг татсан.
Ялгаран хөгжсөн эс нь ялгаралд ороогүй үүдэл эсээс үүсдэг болох тухай (Stammzellen) зуу гаруй жилийн өмнө санал болгогдсон [1]. Гэсэн хэдий ч нарийн аргачлал нь олон арван жилийн туршид тодорхойгүй байсаар ирсэн. Төмсөгний тератомад хийгдсэн судалгаанууд эдгээр хавдрууд нь тотипотент эс агуулдаг болохыг тодорхойлж байсан байна. 1950 аад онд Lorey Stevens 129Sv уламжлалын хулгануудад хавдрын энэхүү бүлэг илүүтэй тохиолдож байгааг ажигласан байна. Тэрээр тэдний эс нь хөврөл төст биед хөгжиж болдгийг олсон байна. Үүнийг шилжүүлэн суулгахад төрөл бүрийн эсийн хэлбэр бүхий хавдрууд үүсдэг [2-3].
Evans нь Stevens-ээс 129Sv хулгануудыг аван уг хулганы колонийг үүсгэж улмаар тератома үүдэл эсийн өсгөврийн шинж чанарыг тодорхойлсон [8,9]. Эдгээр өсгөвөрөөс in vitro ялгаран хөгжил илэрчээ. Энэ нь цаашид хөврөлийн эндодермд хөгжин улмаар хөврөл төст биед хувирсан. Улмаар 3 хэмжээст гадаргууд байрлуулснаар арьс, мэдрэлийн, агших чадвар бүхий зүрхний булчингийн эс гэх мэт олон төрлийн эсэд хувирах боломжийг өгсөн. Энэ нь хөврөлийн карцинома эсүүд нь хулганы хөврөлийн дотор эсийн нэгэн адилаар ялгаран хөгждөг болохыг харуулсан юм [8,9].
Evans нь эдгээр хөврөлийн карцинома эсийг эсийн өсгөвөрт гагцхүү ашиглаад зогсохгүй удмын хувьд зохиомол хулганыг гаргаж авахад ашиглаж болох боломжийг харжээ. Энэхүү санаагаа хэрэгжүүлэх зорилгоор тэрээр хөврөлийн карцинома эсийг бластоцист эсэд тарьж, улмаар үүнийгээ фостер хулгануудад шилжүүлж байсан Oxford-ын их сургуулийн Richard Gardner-тай хамтран ажилласан. Үүний үр дүнд зохиомол удам нь үүссэн ба эдийнх нь дийлэнх хэсэг нь хөврөлийн карцинома эсийн оролцоо байв [10]. Энэ үед мөн бусад судлаачдын багууд үүнтэй адил үр дүнд хүрсэн байв. Гэсэн хэдий ч эдгээр зохиомлоор бүтээгдсэн хулгануудад олон төрлийн хавдар үүсэлт илэрсэн бөгөөд эмгэг кариотипийн улмаас эсийн хэвийн ялгаран хөгжилд орох боломжгүй байлаа.
Ургуулсан хөврөлийн үүдэл эсийг хэвийн ялгаран хөгжилд оруулахын тулд өөр ямар нэгэн аргачлалыг хэрэглэх шаардлагатайг Evans энэ үед мэдэж байв. Нэг клонын эсрэг биеүдийг ашиглан тэрээр хөврөлийн карцинома эсийн гадаргуугийн макромолекул ба тэдний эсрэг бүтцийг тодорхойлж ингэснээр эрт үеийн ялгаран хөгжлийн молекул маркерыг тодорхойлсон юм [13]. Үр дүн нь хэвийн эсийн адил фенотип бүхий эсийг олох болон үүнийг туршилтанд ашиглах боломжтойг харуулсан юм. 1980 онд Evans эсийн өсгөвөр болон хөврөлийн судалгааны аргачлалуудыг хослуулах зорилгоор эмбриологич Matt Kaufman-тай хамтран ажиллаж эхлэв. Evans-ын хэлснээр тэрээр хаплойд хөврөлийг эсийн өсгөвөрт ашиглахаар зорьж байсан ч тэрээр зарим диплойд эсийг хяналт байдлаар бэлтгэсэн байв [14].
Эдгээр эс нь бай генийн аргын хөгжилд маш чухал үүрэг гүйцэтгэсэн хөврөлийн үүдэл эс байв. Evans болон Kaufman нар хөврөлийн карцинома эсийн тухай тайлангаа Nature сэтгүүлийн 1981 оны 6-р сарын дугаарт хэвлүүлж байв [15]. Gail Martin буюу Evans-ын хуучин хамтрагч төстэй тайланг үүнээс хагас жилийн хойно мөн хэвлүүлж байсан байна [16]. Evans болон Kaufman нар Nature сэтгүүлд бичсэн тайландаа хөврөлийн карцинома эсийг генийн модификацид хэрэглэх боломжийн талаар мөн тусган бичсэн байдаг.
Evans-ын баг хөврөлийн карцинома эс нь үйл ажиллагаа бүхий үүдэл эс байж зохиомлоор бүтээгдсэн хулганыг үүсгэхэд ашиглагдаж болох эсэхийг шалгах зорилгоор бластоцист тарилгын техникийг гаргаж иржээ. Үүний дараагаар тэд 1984 онд эсийн эгнээний шилжүүлгийг амжилттайгаар хийж гүйцэтгэсэн тайланг Nature сэтгүүлд хэвлүүлсэн байна [17].
Дараагийн алхам нь хөврөлийн карцинома эсийг эсийн ялгаран хөгжлийн эгнээнд генетикийн материал оруулахад ашиглаж болох эсийг тогтоох явдал байв. Evans болон түүний хамтрагчид хөврөлийн карцинома эсийг бластоцист эсэд тарихын өмнө рекомбинант ретровирусээр халдварлуулав [18]. Ретровирусын ДНХ илэрч F1-д шилжсэн байсан нь хулганы эсийн эгнээнд гадны ДНХ нэвтэрснийг илтгэнэ [19]. 1986 оны 10 дугаар сард Evans нар өөрсдийн ололтыг Nature сэтгүүлд хэвлүүлж өсгөвөрлөсөн хөврөлийн эс нь трансгенийн амьтдыг гарган авахад үр дүнтэй байна хэмээн дүгнэжээ. Тухайн жилийн 12 сард өөр нэгэн лаборатори хөврөлийн карцинома эсийг ретровирусээр халдварлуулан неомицинд тэсвэрт байдлын генийг эсийн эгнээнд шилжүүлсэн тухай тайлагнасан байна [20].
Үүний дараагаар Evans тодорхой нэг эндоген генийн мутант хэлбэрийг хулганы геномд суулгах чухал ажлыг зорин хийж эхлэв. Тэдний багийнхан пурины метаболизмийн Х-холбоост моногенийн дефект болох Lesch-Nyhan-ы хам шинжийн үед гэмтэлтэй байдаг гипоксантин фосфорибоксилтрансферазын мутант генийг шилжүүлсэн [21]. Хөврөлийн карцинома эсрүү өсгөвөрт ретровирусыг ашиглан гипоксантин фосфорибоксилтрансферазын мутант генийн хэд хэдэн хуулбарыг оруулсан байна. Ингээд мутацилагдсан хөврөлийн карцинома эсийг бластоцист эсэд тарьж зохиомол хулганад ашигласан байна. Мутаци нь эсийн эгнээнд шилжсэн бөгөөд эр удамд нь гипоксантин фосфорибоксилтрансферазын үйл ажиллагааны алдагдал илэрсэн байна. Evans сэтгүүлийн нэг дугаарт Edinburgh дахь Hooper нар хөврөлийн карцинома эсэд аяндаа устгагдсан мутаци хэмээх гипоксантин фосфорибоксилтрансферазын өөр нэгэн хэлбэрийн мутацийг эсийн эгнээнд шилжүүлсэн тухай тайлагнасан байжээ [22]. Анх удаагаа хөврөлийн карцинома эсийн генетик өөрчлөлтөөр хүний өвчний загвар үүсгэгдсэн юм. Evans нар бичихдээ [21] тэдний амжилт нь “өвөрмөцөөр сэдээгдсэн бусад генийг зөөвөрлөгч уламжлалуудыг үүсгэх боломжийг олгож байна” мөн тэрээр Capecchi болон Smithies нарын ажлаас иш татан [23, 24] “энэ нь ирээдүйд in vitro-д засаж өөрчилсөн клончилсон хувилбаруудын хамтаар гомолог рекомбинациар эндоген генийн өөрчлөлтийг өвөрмөцөөр үүсгэх боломж төрж болох юм” хэмээн зөвлөж байсан байна. Үнэхээр хоёр аргачлал нь нэгдэн, туршилтын анагаах ухаанд шинэлэг өөрчлөлт хийснийг нь 20 жилийн дараа бид мэдэж байна.
Хөхтөн амьтанд бай ген ашиглах ба трансгенез
Трансгенийн хулганууд
Хулгана нь генетик судалгаанд олон арван жилийн туршид хэрэглэгдэж ирсэн бөгөөд хөхтөн амьтанд хийгдэх судалгааны нэгдүгээр эгнээний туршилтанд хамрагдсаар ирсэн амьтан билээ. Хэд хэдэн лабораторид хийгдсэн ажлын үр дүн нь өсгөвөр дахь үр тогтсон хулганы өндөг болон бластоцисттэй ажиллах нөхцөлийг тодорхойлсон. Өсгөврийн эдгээр аргыг ашиглан SV40 вирусын ДНХ-ийг бластоцист эсэд суурьшуулан улмаар фостер хуурамч жирэмсэн эмэгтэйд нь суулгасан. SV40 ДНХ нь үрд нь илэрсэн боловч энэ нь эзэн биеийн геномд байна уу эсвэл эписом хэлбэрээр байна уу гэдгийг мэдэх боломжгүй байв [25]. Үүнээс хэдхэн жилийн дараагаар трансгенийн хулганыг Moloney лейкемийн вирусаар үр хөврөлийг халдварлуулах замаар гаргаж авсан байна [26]. Вирусын РНХ-ийн ДНХ хуулбар нь трансгенийн хулганы геномд илэрсэн ба Менделийн хуулийн дагууд үр удамд нь хуулбарлагдаж ингэснээр вирусын ДНХ хулганы эсийн эгнээнд орсон байв. Удаах амжилтуудад суурилан хулганад илүү олон тооны трансгенийг байршуулан улмаар бусад бүлгийн хөхтөн амьтдад туршилтыг амжилттай хийж гүйцэтгэсэн [27]. Гэсэн хэдий ч гадны ДНХ нь геномд байрлах байрлал нь санамсаргүй байдалтай байхын зэрэгцээ хувилагдах тоо нь харилцан адилгүй байдаг. Трансгенийн технологи нь хэдийгээр чухал ч гэсэн оруулсан генийн нарийвчлалын хувьд хангалтгүй ба үндсэн эндогенийг урьдчилан тааварласан байдлаар удирдахад хэрэглэх боломжгүй байна. Эдгээр асуудлууд нь энэхүү аргачлалын давуу талуудыг хязгаарлаж байна.
Гомолог рекомбинаци
Гомолог генүүдийг рекомбинаци хийх нь зууны туршид мэдэгдэж байсан бөгөөд 1958 онд Joshua Lederberg нь нян дээр хийсэн судалгаагаараа Нобелын шагнал хүртэж байжээ. 70аад онуудад эукариот нь миозын үед гомолог хромосомуудын хооронд генетикийн мэдээлэл солилцохдоо төстэй аргачлал ашигладаг нь тодорхойлогдсон юм. Өмнө нь хийгдэж байсан судалгаанууд хөхтөний геном болон вирусын ДНХ дарааллын рекомбинацийн туршилтад шилжсэн ба олигомер ретровирусын ДНХ-г үүсгэсэн. Richard Axel (үнэрийн рецепторыг нээсний төлөө 2004 оны Нобелийн Шагналтан) –ын анхалсан судалгаа нь тимидин киназийн эмгэгтэй хөхтөний эсэд герпес вирусын тимидин киназа ферментийн генийг нэвтрүүлэх замаар засарч болохыг харуулсан байна [28]. Mario Capecchi аргачлалыг сайжруулахыг зорин нарийн шилэн пипетээр ДНХ-г шууд бөөмөнд тарьсан байна [29]. Энэ нь генийн шилжилтийг эрс сайжруулсан ба олон судлаачид уг аргачлалыг ашиглан шинэ генийг үр тогтсон хулганы хөврөлд шилжүүлэн трансгенийн хулгануудыг гаргаж авч эхэлсэн [30]. Гэсэн хэдий ч уг шилжүүлсэн ген нь эзэн эсийн геномд санамсаргүйгээр байршиж байсан.
Capecchi нь энэ үед нэгэн маш чухал зүйлийг харсан нь тимидин киназын генийг тарих үед тэрээр зөвхөн 2 локуст холбогдож хэд хэдэн хувилбарын толгой-сүүл concatemer-ыг үүсгэж байсан байна. Тэрээр энэхүү concatemer нь нэг талаас репликаци эсвэл гомолог рекомбинацийн гэсэн хоёр л замаар үүсэх боломжтойг илэрхийлсэн [31]. Энэ нь улмаар хөхтөний соматик эс нь гомолог рекомбинацыг дэмжих ферментийн тогтолцоотойг нотолж өгсөн юм. Хэрэв энэхүү тогтолцоо нь шинэ өгөгдсөн ДНХ болон хүлээн авагчийн эсийн геномын адил ДНХ-ийн давтамжийн хооронд гомолог рекомбинаци хийхэд ашиглагдаж чадвал ямар ч эсийн генийг мутацилах чадвартай болно.
Хэдийгээр Capecchi нь Америкийн Үндэсний эрүүл мэндийн институти руу санхүүжилтийн төсөл өгсөн боловч шүүгчид тухайн өгөгдөж буй ДНХ өөрийн дарааллыг олно гэдэг туйлын боломжгүй арга гэж үзсэн тул санхүүжилт олгоогүй байна (Capecchi –гийн бичсэнээр [32]).
Энэ үед Martin Evans нар Англид үүнтэй төстэй санхүүжилтийн төслийг Их Британий Анагаах Ухааны Судалгааны Консулд өгсөн боловч хэт нэр хүнд хөөсөн тул хэмээх шалтгаанаар мөн олгогдоогүй байна.
Capecchi хэдийгээр Үндэсний эрүүл мэндийн институтээс санхүүжилт авч чадаагүй ч өөрийн ажлыг үргэлжлүүлэхээр шийдвэрлэж неомицинд тэсвэртэй дефект бүхий генийг агуулагч эсийн эгнээг үүсгэн улмаар үүнийгээ неомицинд тэсвэртэй үйл ажиллагаа нь хэвийн генийг  оруулах замаар эмчилж чадсан байна [23]. Өөрчлөлт нь харьцангуй өндөр таригдсан эсээс 1 эсэд илэрсэн нь гомолог рекомбинаци нь хөхтөний геномын генийг өөрчлөхөд хэрэглэгдэж болохыг харуулсан юм.
Үүний хажуугаар Oliver Smithies нь гомолог рекомбинаци нь мутаци болсон генийг эмчлэхэд хэрэглэгдэж болох саналыг гаргасан.
Бай генийн технологийн хэтийн хөгжил
Бай генийн технологи үүсч хөгжсөний дараагаар хэрэглэх арга нь улам боловсронгуй болж, хэрэглэгдэх хүрээ нь улам өргөжсөөр байна. Cre recombinase ферментийн ген болох LoxP хэсгийг танилцуулсан нь бай генийн технологийн хөгжилд чухал хувь нэмэр оруулжээ. Ийм “floxed” ген агуулсан хулганад бай ген идэвхжин Cre recombinase ферментийг нийлэгжүүлдэг байна [42-44]. Мөн Flp ген нь бай генийн аргад ашиглагддаг байна [45]. Cre болон Flp генийг тохиромжтой орчинд эсийн генийн бай хэсэгт оруулснаар удирдах боломжтой болдог байна [46]. Зүрхний булчингийн эс, мэдрэлийн эс, Т эс болон эпителийн эсүүдэд Cre генийн үйл ажиллагаа хязгаарлагдмал байдаг байна.
Мөн Cre генийн идэвхжил нь эмийн бодисын нөлөөгөөр түр идэвхжиж болно. Тетрациклин, интерферон I мөн тамоксифен нь эмийн нөлөөт идэвхжүүлэгч болдог байна. Тамоксифений хэсгийг илчилснээр эд бүрт өвөрмөц бай генийн хэсгийг сонгомлоор идэвхжүүлэх боломжтой юм. Cre-lox технологи нь нэг генийг нөгөө генээр орлуулахад ашиглагддаг. Жишээ нь хархны иммуноглобулин болон MHC генийн хэсгийг хүний генийн хэсгээр орлуулснаар дархлааны үйл ажиллагааг зохицуулж болдог байна.
Бай генийн аргын физиологи болон анагаах ухааны ач холбогдол
Бай генийн арга нь туршилт болон өвөрмөц генүүдийн үйл ажиллагааг тайлбарласан онолоороо анагаах ухаанд хувьсал авчирсан юм. Бай генийн аргын тусламжтайгаар хөгжингүй организмын генүүдийн үйл ажиллагааг тодорхой болгож байна.
Хүн болон хулганад ойролцоогоор 22,400 ген байдаг гэж үздэг бөгөөд тэдгээрээс хэдэн мянган генийн үйл ажиллагаа нь бай генийн аргын тусламжтайгаар тодорхой болжээ. Эдгээр судалгаа нь үйл ажиллагааны хөгжил болон өвчлөлийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгчээ. Үр хөврөл, дархлаа болон физиологийн молекул биологийн механизмыг шинжлэх боломж олгож шинэ техникийн дэвшлийг дагуулжээ. Мөн туршилтын амьтанд бай генийн аргаар хүний өвчлөлийн загварыг үүсгэж судалсан нь өвчний талаар өргөн мэдээлэл өгөх боломжийг олгожээ. Генийг мутацид оруулж үйл ажиллагааг нь алдагдуулахыг knock-out, өвчлөлтэй холбоотой генийг солихыг knock-in гэх бөгөөд онол ёсоор энэ нь өвчлөл үүсгэх болно. Одоо анагаах ухаанд хэрэглэж буй зарим бай генийн аргын талаар авч үзэе.
Нэг генийн үүдэлтэй өвчлөлүүд
Бай генийн аргын хөгжлийн эхэн үед эрдэмтэд нэг генийн үүдэлтэй өвчлөлүүдэд анхаарлаа хандуулж байв. Evans болон Smithie-ийн лабораториуд Lesch-Nyhan хам шинжийн загвар өвчлөлийг үүсгэсэн байна. Энэ өвчин нь HPRT генийн мутацийн улмаас үүсдэг байна. Уг өвчний загварыг хулганд үүсгэх эхний туршилтууд амжилтгүй болж байжээ. Учир нь хулганд Adenine Phosphoribosyltransferase (APRT) фермент пурины солилцоонд давамгай оролцдог учир HPRT генийн мутацид төдийлөн мэдрэг бус байдаг болохыг сүүлд нээжээ. Давсагны фиброз нь өргөн тохиолддог нэг генийн гаралтай өвчин бөгөөд Smithies-ийн лабораторийн хамт олон бай генийн аргаар судалжээ. Тэд молекул клонингийн аргаар гажиг бүхий генийг илрүүлсэн байна. CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator)-оор цАМФ хамааралт хлорын ионы суваг хаагддаг байна. Хулганы CFTR генд knock-out хийснээр уг өвчинтэй холбоотой олон зүйлийг илрүүлж чаджээ. Уг өвчний үед эпителийн хлорын зөөвөрлөлт алдагдсанаар хоол боловсруулах замын эмгэгээр илэрдэг байна. Энэ нь knock-out ашиглан бай генийн аргаар бий болгосон хамгийн анхны өвчний загвар үүсгэх туршилт байв. Төрөлхийн зүрхний өвчний эмгэг жамыг бай генийн аргаар амжилттай судалжээ [55, 56]. Транскрипцийн факторын генийн гажиг нь зүрхний төрөлхийн гажиг үүсгэдэг бол бодисын солилцоонд оролцдог бай генүүдийн гажиг нь зүрхний булчингийн гажиг үүсгэдэг байна.
Нийлмэл генийн өвчлөл
Олон генийн харилцан үйлчлэлийн улмаас өвчин үүсдэг бөгөөд тэдгээр генүүдийн хоорондын үйл ажиллагааны уялдаа холбоог ойлгоход төвөгтэй байдаг. Бай генийн судалгаа нь эдгээр өвчний эмгэг жамын үндсийг тайлбарлах туршилтуудыг хийх боломжийг олгожээ.
Зүрх судасны өвчлөлүүд
Энэ салбарт Oliver Smithies-ийн үүрэг илүү байжээ. Тэрээр Nobuyo Maeda-ийн хамт нийлмэл генээр үүсдэг гол өвчин болох даралт ихсэлт болон судас хатууралтыг тайлбарлажээ [57]. Тэд даралт ихсэлтийн шалтгааны 70% нь удмын шалтгаантай болохыг магадлажээ. Хэдийгээр цусны даралтыг өөрчилдөг үндсэн 10 генийг илрүүлсэн боловч тэдгээр генийн бүтээгдэхүүнүүд нь хоорондоо маш олон замаар харилцан үйлчилдэг байна. Ангиотензиноген ферментийг кодлогч генийн полиморфизм нь даралт ихсэлттэй холбоотой болохыг тогтоосон боловч удам зүйн хүчин зүйл нь бүрэн судлагдаагүй байна. Smithies генийн дозын өөрчлөлт даралт ихсэлтэд нөлөөлнө гэж үзэж, бай генийн аргаар ангиотензин генийг 2-3 дахин хуулбарлах туршилт харханд хийжээ. Энэ туршилт нь уг генийн бүтээгдэхүүнийг ихэсгэж цусны даралтыг ихэсгэж байгааг тогтоожээ. Мөн тэд ангиотензин хувиргагч ферментийг кодлогч ген даралт ихсэх өвчлөлтэй холбоотой гэж үзжээ. Нийлмэл генийн өвчлөлд генийн доз, идэвхижил болон үүсч буй бүтээгдэхүүн зэрэг нь чухал болох нь харагдаж байна.
1992 онд Nobuyo Maeda хойд Каролинагийн их сургуульд байхдаа Аполипопротейн Е-ийг бай ген болгон ашиглаж атеросклерозын загварыг хулганд үүсгэжээ. Аполипопротейн Е генд knock-out хийснээр хулганд хүнийхтэй адил атеросклероз үүсгэж чаджээ. Тухайн жил Michael Brown (1985онд холестерины онолыг тайлбарлаж Нобелийн шагнал хүртсэн) хамтран ажиллагсадтайгаа Бага нягттай липопротейдийн рецепторын генийг илрүүлж улмаар хулганыг холестеринээр баялаг хүнсээр тэжээж атеросклерозын загварыг үүсгэжээ [63]. Уг хоёр генийн судалгаа нь атеросклерозын судалгааг бүхэлд нь өөрчилжээ. Мөн тэд титэм судасны өвчлөлийн эсрэг шинэ шинэ эмийн судалгааг хийжээ.
Хавдар
Бай генийн арга нь хавдар судлалд маш чухал юм. Хулгана дээр үүсгэж буй хавдрын судалгаанд маш олон онкоген болон хавдар дарангуйлах ген нь бай ген болон ашиглагджээ [65]. Хавдар дарангуйлах генийг бай ген болгон ашигласнаар түүний хавдрын үүсэлд гүйцэтгэж буй үүргийг тодруулах ач холбогдолтой юм.
Бусад өвчнүүд
Орчин үеийн судалгаанууд хүний өвчнүүдийг ген хамааралтайгаар судалдаг болсон. Энэхүү судалгаанууд нь хулганад хийх туршилт дээр үндэслэж байгаа бөгөөд дотоод шүүрэл, бодисын солилцоо, мэдрэл, үрэвслийн бусад өвчнүүдэд нокаут загварууд маягаар хийгдсэн. Ген хамааралтай хулганы загварууд нь патогенээс эзэн биеийн хамгаалалтыг ихэсгэдэг.
Дүгнэлт
Бай генийн судалгаа нь анагаах ухаан, физиологийн салбарт хувьсгал хийсээр байна. Орчин үеийн анагаах ухааны судалгаа шинжилгээг био-анагаахын суурь шинжлэх ухааны салбар болох бай генийн салбаргүйгээр төсөөлөхөд бэрх. Хулганы генд мутаци үүсгэх замаар дархлаа, мэдрэл судлал, физиологи болон бодисын солилцооны ойлголтод томоохон ахиц гаргана гэж судлаачид үзэж байна. Ингэснээр аливаа өвчний үед сүүн тэжээлтэн амьтдын өвчин үүсэх замыг туршилтаар задлан шинжилгээ хийж, улмаар хүний бие махбодид өвчин эмгэгийн үед хамгийн оновчтой эмчилгээ болох бай генийн түвшинд үйлчлэх эмийн судалгаанд шинэ дэвшил бий болно. Эцэст нь дүгнэхэд ирээдүйд аливаа өвчний эмчилээг Mario Capecchi, Martin Evans болон Oliver Smithies нарын хийсэн хулганы генийн модификацийн нээлтэн дээр үндэслэсэн хүний удамшлын гажгийг генийн түвшинд засахад оршино.
Ном зүй

[1] Askanazy M. Die Teratome nach ihrem Bau, ihrem Verlauf, ihrer Genese und im Vergleich zum experimentellen Teratoid. Verhandl Deutsch Pathol. 1907;11:39-82.
[2] Stevens LC, Little, C. C. Spontaneous testicular teratomas in an inbred strain of mice. Proc Natl Acad Sci (USA). 1954;40:1080-7.
[3] Stevens LC. Embryonic potency of embryoid bodies derived from a transplantable testicular teratoma of the mouse. Dev Biol. 1960;2:285-97.
[4] Kleinsmith LJ, Pierce, G. B. Multipotentiality of single embryonal carcinoma cells. Cancer Res. 1964;24:1544-52.
[5] Rosenthaal MD, WIshnow, R. M., Sato, G.H. In vitro growth and differentiation of clonal populations of multipotential mouse cells derived from a transplantable testicular teratocarcinoma. J Natl Cancer Inst. 1970;44:1001-14.
[6] Kahan BW, Ephrussi, B. Developmental potentialities of clonal in vitro cultures of mouse testicular teratoma. J Natl Cancer Inst. 1970;44:1015-36.
[7] Evans MJ. The isolation and properties of a clonal tissue culture strain of pluripotent mouse teratoma cells. J Embryol Exp Morphol. 1972;28:163-76.
[8] Martin GR , Evans, M.J. The morphology and growth of a pluripotent teratocarcinoma cell line and its derivatives in tissue culture. Cell. 1974;2:163-72.
[9] Martin GR , Evans, M.J. Differentiation of clonal lines of teratocarcinoma cells: formation of embryoid bodies in vitro. Proc Natl Acad Sci (USA). 1975;72:1441-5.
[10] Papaioannou VE, McBurney, M., Gardner, R.L., Evans, M.J. The fate of teratocarcinoma cells injected into early mouse embryos. Nature. 1975;258:70-3.
[11] Brinster R. J Exp Med.104:1049-56.
[12] Mintz B, Illmensee K. Normal genetically mosaic mice produced from malignant teratocarcinoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1975;72:3585-9.
[13] Stinnakre MG, Evans, M.J., Willison, K.R., Stern, P.L. Expression of Forssman antigen in the post-implantation mouse embryo. J Embryol Exp Morphol. 1981;61:117-31.
[14] Evans MJ. The cultural mouse. Nat Med. 2001;7:1081-3.
[15] Evans MJ, Kaufman, M.H. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature. 1981;292:154-6.
[16] Martin GR . Isolation of a pluripotent cell line from ealry mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells. Proc Natl Acad Sci (USA). 1981;78:7634-8.
[17] Bradley A, Evans, M., Kaufman, M.H., Robertson, E. Formation of germ-line chimaeras from embryo-derived teratocarcinoma cell lines. Nature. 1984:255-6.
[18] Evans MJ, Bradley, A., Kuehn, M.R., Robertson, E.J. The ability of EK cells to form chimaeras after selection of clones in G418 and some observations on the integration of retroviral vector proviral DN A into EK cells. Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 1985;50:685-9.
[19] Robertson E, Bradley, A., Kuehn, M., Evans, M. Germ-line transmission of genes introduced into cultured pluripotential cells by retroviral vector. Nature. 1986;323:445-8.
[20] Gossler A, Doetschman, T., Korn, R., Serfling, E., Kemler. R. Transgenesis by means of blastocyst-derived embryonic stem cell lines. Proc Natl Acad Sci
1986;83:9065-9.
[21] Kuehn MR, Bradley A, Robertson EJ, Evans MJ. A potential animal model for Lesch-Nyhan syndrome through introduction of HPRT mutations into mice. Nature. 1987;326:295-8.
[22] Hooper M, Hardy K, Handyside A, Hunter S, Monk M. HPRT-deficient (Lesch-Nyhan) mouse embryos derived from germline colonization by cultured cells. Nature. 1987;326:292-5.
[23] Thomas KR, Folger, K.R., Capecchi, M.R. High frequency targeting of genes to specific sites in the mammalian genome. Cell. 1986;44:419-28.
[24] Smithies O, Gregg, R. G., Boggs, S. S., Doralewski, M. A., Kucherlapati, R. S. Insertion of DN A sequences into the human chromosomal beta-globin locus by homologous recombination. Nature. 1985;317:230-4.
[25] Jaenisch R, Mintz B. Simian virus 40 DN A sequences in DN A of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DN A. Proc Natl Acad Sci U S A. 1974;71:1250-4.
[26] Jaenisch R. Germ line integration of moloney leukemia virus: effect of homozygosity at the m-mulV locus. Cell. 1977;12:691-6.
[27] Palmiter RD , Brinster RL . Transgenic mice. Cell. 1985;41:343-5.
[28] Wigler M, Silverstein S, Lee LS, Pellicer A, Cheng Y, Axel R. Transfer of purified herpes virus thymidine kinase gene to cultured mouse cells. Cell. 1977;11:223-32.
[29] Capecchi MR. High efficiency transformation by direct microinjection of DN A into cultured mammalian cells. Cell. 1980;22:479-88.
[30] Gordon JW, Scangos, G.A., Plotkin, D.J., Barbosa, J.A., Ruddle, F.H. Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DN A. Proc Natl Acad Sci (USA). 1980;77:7380-4.
[31] Folger KR, Wong, E.A., Wahl, G., Capecchi, M.R. Patterns of integration of DN A microinjected into cultured mammalian cells: Evidence for homologous recombination between injected plasmid DN A molecules. Mol Cell Biol. 1982;2:1372-87.
[32] Capecchi MR. Generating mice with targeted mutations. Nat Med. 2001;7:1086-90.
[33] Smithies O, Connell, G.E., Dixon, G.H. Chromosomal rearrangements and the evolution of haptoglobin genes. Nature. 1962;196:232-6.
[34] Slightorn JL, Blechl, A.E., Smithies, O. Human fetal Gg and Ag globin genes: Complete nucleotide sequences suggest that DN A can be exchanged between these duplicated genes. Cell. 1980;21:627-38.
[35] Doetschman T, Gregg, R.G., Maeda, N., Hooper, M.L., Melton, D.W., Thompson, S., Smithies, O. Targeted correction of a mutant HPRT gene in mouse embryonic stem cells. Nature. 1987;330:576-8.
[36] Thomas KR, Capecchi, M.R. Site-directed mutagenesis by gene targeting in mouse embryo-derived stem cells. Cell. 1987;51:503-12.
[37] Mansour SL, Thomas, K.R., Capecchi, M.R. Disruption of the proto-oncogene int-2 in mouse embryo-derived stem cells: a general strategy for targeting mutations to non-selectable genes. Nature. 1988;336:348-52.
[38] Thompson S, Clarke AR, Pow AM, Hooper ML, Melton DW. Germ line transmission and expression of a corrected HPRT gene produced by gene targeting in embryonic stem cells. Cell. 1989;56:313-21.
[39] Koller BH, Hagemann LJ, Doetschman T, Hagaman JR, Huang S, Williams PJ, et al. Germ-line transmission of a planned alteration made in a hypoxanthine phosphoribosyltransferase gene by homologous recombination in embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1989;86:8927-31.
[40] Zijlstra M, Li E, Sajjadi F, Subramani S, Jaenisch R. Germ-line transmission of a disrupted beta 2-microglobulin gene produced by homologous recombination in embryonic stem cells. Nature. 1989;342:435-8.
[41] Thomas KR, Capecchi, M.R. Targeted disruption of the murine int-1 protooncogene resulting in severe abnormalities in midbrain and cerebellar development. Nature. 1990;346:847-50.
[42] Lakso M, Sauer B, Mosinger B, Jr., Lee EJ, Manning RW, Yu SH, et al. Targeted oncogene activation by site-specific recombination in transgenic mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89:6232-6.
[43] Orban PC, Chui D, Marth JD. Tissue- and site-specific DN A recombination in transgenic mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89:6861-5.
[44] Gu H, Zou YR , Rajewsky K. Independent control of immunoglobulin switch recombination at individual switch regions evidenced through Cre-loxP-mediated gene targeting. Cell. 1993;73:1155-64.
[45] Branda CS, Dymecki SM. Talking about a revolution: The impact of site-specific recombinases on genetic analyses in mice. Dev Cell. 2004;6:7-28.
[46] Gu H, Marth JD, Orban PC, Mossmann H, Rajewsky K. Deletion of a DN A polymerase beta gene segment in T cells using cell type-specific gene targeting. Science. 1994;265:103-6.
[47] Kuhn R, Schwenk F, Aguet M, Rajewsky K. Inducible gene targeting in mice. Science. 1995;269:1427-9.
[48] Zou YR , Muller W, Gu H, Rajewsky K. Cre-loxP-mediated gene replacement: a mouse strain producing humanized antibodies. Curr Biol. 1994;4:1099-103.
[49] Ehmke H. Mouse gene targeting in cardiovascular physiology. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2003;284:R28-R30.
[50] Bernard C. Introduction à l’étude de la médecine expérimentale. Paris: Baillière 1865.
[51] Koch R. Die Aetiologie der Tuberkulose. In: Schwalbe J, ed. Gesammelte Werke von Robert Koch. Leipzig: Georg Thieme 1884:428-55.
[52] Wu CL, Melton DW. Production of a model for Lesch-Nyhan syndrome in hypoxanthine phosphoribosyltransferase-deficient mice. Nat Genet. 1993;3:235-40.
[53] Clarke LL , Grubb BR, Gabriel SE, Smithies O, Koller BH, Boucher RC. Defective epithelial chloride transport in a gene-targeted mouse model of cystic fibrosis. Science. 1992;257:1125-8.
[54] Snouwaert JN, Brigman KK, Latour AM, Malouf NN , Boucher RC, Smithies O, et al. An animal model for cystic fibrosis made by gene targeting. Science. 1992;257:1083-8.
[55] Christensen G, Chen, J., Ross, J., Chien, K. R. Mouse models of human cardiovascular disease. In: Chein KR, ed. Molecular Basis of Cardiovascular Disease. 2nd ed. ed. Philadelphia: Saunders 2004:72-106.
[56] Wang J, Wilhelmsson, H., Graff, C., Li, H., Oldfors, A., Rustin, P., Bruning, J. C., Kahn, C. R., Clayton, D. A., Barsh, G. S., Thorén, P., Larsson, N.-G. Dilated cardiomyopathy and atrioventricular conduction blocks induced by heart-specific inactivation of mitochondrial DN A gene expression. Nature Genetics. 1999;21:73-7.
[57] Smithies O, Maeda, N. Gene targeting approaches to complex genetic diseases: Atherosclerosis and essential hypertension. Proc Natl Acad Sci (USA). 1995;92:5266-72.
[58] Jeunemaitre X, Soubrier F, Kotelevtsev YV, Lifton RP, Williams CS, Charru A, et al. Molecular basis of human hypertension: role of angiotensinogen. Cell. 1992;71:169-80.
[59] Smithies O, Kim, H.S. Targeted gene duplication and disruption for analyzing quantitative genetic traits in mice. Proc Natl Acad Sci (USA). 1994;91:3612-5.
[60] Smithies O, Kim HS, Takahashi N, Edgell MH. Importance of quantitative genetic variations in the etiology of hypertension. Kidney Int. 2000;58:2265-80.
[61] Zhang SH, Reddick, R.L., Piedrahita, J.A., Maeda, N. Science. 1992;258:468-71.
[62] Plump AS, Smith JD, Hayek T, Aalto-Setala K, Walsh A, Verstuyft JG, et al. Severe hypercholesterolemia and atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice created by homologous recombination in ES cells. Cell. 1992;71:343-53.
[63] Ishibashi S, Brown MS, Goldstein JL, Gerard RD , Hammer RE, Herz J. Hypercholesterolemia in low density lipoprotein receptor knockout mice and its reversal by adenovirus-mediated gene delivery. J Clin Invest. 1993;92:883-93.
[64] Hansson GK. Inflammation, atherosclerosis, and coronary artery disease. N Engl J Med. 2005;352:1685-95.
[65] Tarantul VZ. Transgenic mice as an in vivo model of lymphomagenesis. Intl Rev Cytol. 2004;236:123-80.
[66] Donehower LA, Harvey M, Slagle BL, McArthur MJ, Montgomery CA, Jr., Butel JS, et al. Mice deficient for p53 are developmentally normal but susceptible to spontaneous tumours. Nature. 1992;356:215-21.
[67] Shibata H, Toyama K, Shioya H, Ito M, Hirota M, Hasegawa S, et al. Rapid colorectal adenoma formation initiated by conditional targeting of the Apc gene. Science. 1997;278:120-3.
[68] Carmeliet P, Jain RK. Angiogenesis in cancer and other diseases. Nature. 2000;407:249-57.
 


Зохиогчийн оруулсан түлхүүр үгс


Нийтлэлийн нээгдсэн тоо: 5467
Судлаачдын бусад өгүүлэл
Зохиогчийн эрх хуулиар хамгаалагдсан. Дэлхийн Эрүүл Мэндийн Байгууллага, ©  2012.
Вебийг бүтээсэн Слайд ХХК