Живые биосенсоры для медицины и фармакологии

Исследователи из Австралии и Великобритании, работающие под руководством доктора Пола Тимпсона (Paul Timpson), создали универсальную мышиную модель, каждая клетка которой экспрессирует флуоресцирующий «биосенсор», что позволяет наблюдать за пораженными болезнью клетками и введенными в организм препаратами в реальном времени в трех измерениях.

Биосенсор представляет собой одномолекулярный зонд, разработанный в 2002 году японским профессором Мики Матсуда (Miki Matsuda) и известный как Raichu-Rac. Несмотря на его широкое применение в исследовательской практике, авторам впервые удалось создать генетически модифицированную мышь, каждая клетка которой экспрессировала бы Raichu-Rac без нарушения функций. Эту модель можно использовать для изучения любых типов рака путем скрещивания ее с другими мышиными моделями, что обеспечит ограничение экспрессии Raichu-Rac до определенных клеток или тканей. Ее также можно с легкостью адаптировать для изучения других заболеваний.

Биосенсор реагирует на активацию молекулы-мишени, которая в данном случае является белком Rac. Этот белок запускает перемещение клеток многих типов рака по организму. Он выступает в роли своего рода переключателя из неактивного состояния в активное.

При активации Rac биосенсор реагирует на определенный химический сигнал и начинает испускать голубое свечение. Если Rac находится в неактивном состоянии, биосенсор испускает желтое свечение.

Схема из статьи в Cell Reports

Специальные методики визуализации позволяют наблюдать за активацией Rac в любом органе в любой момент времени или отслеживать колебания активности этого белка в «передней» или «задней» части клетки, перемещающейся по организму. Эта технология применялась для мониторинга изменений активности Rac во многих органах в ответ на лекарственную терапию.

Опухоль молочной железы: голубые регионы демонстрируют высокую активность Rac,
что указывает на высокую вероятность ее метастазирования.

По словам авторов, методика позволяет в реальном времени наблюдать и регистрировать регионы клетки или органа, в которых Rac активируется и запускает процесс метастазирования. Она предоставляет возможность видеть, как в результате воздействия препарата на молекулярную мишень определенные регионы опухоли меняют цвет с голубого на желтый. Это может происходить через час или более продолжительный промежуток времени после применения препарата, а наблюдаемый эффект может ослабевать быстро или медленно. Производители фармацевтических препаратов должны знать эти особенности, что позволит подбирать более эффективные дозировки и протоколы применения лекарственных средств.

Статья Anna-Karin E. Johnsson et al. The Rac-FRET Mouse Reveals Tight Spatiotemporal Control of Rac Activity in Primary Cells and Tissues опубликована в журнале Cell Reports.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Garvan Institute of Medical Research:
A versatile mouse that can teach us about many diseases and drugs.

14.03.2014