Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 9 от 7 марта 2006 года

В 2000 году появились сразу две научные публикации, в которых рассказывается о создании молекулярных механизмов, полученных путем встраивания специфических нуклеотидных последовательностей в однотипные клетки Escherichia coli (E. coli — представителя кишечной флоры человека). Устройство Майкла Эловица (Michael Elowitz) и Станислауса Лейблера (Stanislaus Leibler) из Принстонского университета, состоявшее из трех взаимодействующих генов, заставляло ритмично мигать несущую его клетку E. coli — она становилась похожа на крошечную лампочку елочной гирлянды.

В начале прошлого года шестнадцать студентов разработали четыре генетические программы, обеспечивающие синхронное мигание клеток E. coli — подобный эффект иногда наблюдается у светлячков. Молодые исследователи не знали, как синтезировать нужные ДНК-последовательности, но это и не входило в их планы. Пятьдесят восемь деталей, необходимых для сборки, были изготовлены на заказ в компании по синтезу ДНК и пополнили каталог стандартных биологических элементов, поддерживаемый Массачусетским технологическим институтом. В его базе данных сегодня — больше ста сорока подобных элементов, и их число увеличивается с каждым месяцем (см. www.genoterra.ru/news/view/18/817).

Отделение двух (или больше) разных фрагментов ДНК друг от друга производится с помощью физического метода, который называется электрофорезом. Технология основана на том, что последний нуклеотид в молекуле ДНК несет на себе отрицательный заряд. Если поместить ДНК в электрическое поле, она будет двигаться от анода (—) к катоду (+). Если поместить ДНК в вязкий раствор, например в агарозный гель (собственно, это обычное желе, только без вкусовых добавок), более длинные молекулы ДНК будут двигаться к катоду медленнее — им труднее протискиваться через агарозу. Поскольку фрагменты ДНК одинаковой длины будут двигаться с одинаковой скоростью, мы в итоге получим гель, на котором ДНК распределена в виде полосок. Полоски, содержащие более длинные фрагменты, будут находиться ближе к аноду, короткие фрагменты протиснутся дальше к катоду. Для того чтобы полоски были видны, в гель добавляется специальное вещество, бромид этидия — он связывается с ДНК и светится под ультрафиолетом. Не забудьте надеть перчатки — бромид этидия является канцерогеном (впрочем, не слишком сильным, когда-то его использовали в качестве глистогонного средства).

После того как мы вырезали ген флуоресцентного белка из вектора и провели электрофорез полученной смеси, мы увидим на геле две полоски ДНК. Наш ген имеет длину всего около шестисот нуклеотидов, он гораздо короче, чем оставшийся вектор. Вырезаем нужную нам полоску геля и выделяем из нее ДНК.

Теперь, когда у нас в руках находится лишенный примесей ген, от работы с мышью нас отделяет всего один шаг — к этому гену надо присоединить промотор, с которого клетки мыши смогут начинать чтение РНК. Мы используем универсальный CMV-промотор, полученный из цитомегаловируса, — такой промотор работает во всех млекопитающих. Для этого мы повторим уже знакомые нам процедуры — клонируем ген в вектор, содержащий перед полилинкером CMV-промотор, а потом вместе с промотором вырежем обратно.

Все готово, идем ловить мышь.

Процедура создания трансгенной мышки короче в описании, чем клонирование нового гена, однако времени она займет больше. Нам придется подождать по меньшей мере три недели, пока трансген родится — беременность у мышей длится двадцать один день. Кроме того, эта работа опаснее (мышь может укусить) и более кровавая — животным придется делать хирургические операции.

Дадим беременной самке эфирный наркоз и аккуратно извлечем из яйцевода одноклеточные эмбрионы (зиготы). Нам нужна самая ранняя стадия эмбрионального развития, когда сперматозоид уже слился с яйцеклеткой, но их клеточные ядра еще плавают внутри зиготы по отдельности. Помещаем зиготу под микроскоп и инъецируем раствор ДНК в одно из ядер. Нам потребуется микроинъектор — объем впрыскиваемой жидкости не превышает одного пиколитра. Иглу для микроинъекции мы сделаем сами из тонкого стеклянного капилляра. Для этого капилляр закрепляется в специальном устройстве, которое нагревает его посередине и резко дергает за концы. Вытянувшийся кончик иголки так тонок, что им можно проткнуть клеточное ядро, только придется воспользоваться микроманипулятором — наши руки не приспособлены для столь тонких операций.

Теперь нам нужна еще одна самка, которая станет суррогатной матерью. Остается только подсадить инъецированные зиготы к ней в яйцеводы и подождать — через три недели родится первая сделанная нашими руками трансгенная мышка, ярко светящаяся зеленым светом при помещении в детектор валют.

Часть процедур, без которых можно было обойтись, я опустил, но, вообще говоря, большинство молекулярных биологов без них не обходятся. В идеале на вышеописанную работу требуется месяца полтора, однако даже в хорошо оснащенных лабораториях с опытными сотрудниками на все про все уйдет не меньше года. Минимальную стоимость необходимого оборудования и реактивов можно оценить в 15—20 тысяч долларов; впрочем, работать в таких спартанских условиях будет нелегко. Для комфорта хорошо бы потратить раз в десять больше.

Автор: Александр Куприянов

процессор: Intel Core Duo, 1,83 ГГц

чипсет: Intel Mobile 945PM Express

оперативная память: 1 Гбайт, DDR2

видеоадаптер: nVidia GeForce 7300, 256 Мбайт

дисплей: 17 дюймов, 1440x900 пикселов

интерфейсы: Wi-Fi (802.11a/b/g), Bluetooth, USB 2.0, FireWire

питание: литий-ионный аккумулятор 4700 мАч

габариты: 406х295х45 мм

вес: 3,9 кг

цена: $2400

Ноутбук можно отнести к категории мобильных мультимедийных центров. Он оснащен 1-битным цифровым усилителем звука, а для улучшения качества аудиочасти применены технологии Dolby Home Theater (использование мультиканальных источников через наушники или систему спикеров 2.0 или 5.1) и Bass Reflex Speaker от Harman Kardon (усиление звучания в области низких частот). Новинка имеет встроенный TV-тюнер с цифровым видеорекордером (DVR). Пакет Qosmio Player позволяет, не загружая операционной системы, просматривать телепередачи, воспроизводить видео— и аудиофайлы. Два жестких диска по 80 Гбайт каждый могут быть объединены в RAID-массив. Картридер поддерживает пять наиболее распространенных форматов карт памяти, а тачпад помимо своего прямого назначения обеспечивает быстрый доступ к Интернету, почте и другим приложениям.

матрица: 1,25 дюйма, 6 Мп