Animale modificate genetic: maimute fluorescente si soareci vorbitori

O serie de experimente recente au scos „pe piata” animale modificate genetic. Maimute fluorescente, a caror blana lumineaza verzui in intuneric. In plus, transmit aceasta proprietate puilor. Astfel incat lumea intreaga a putut admira puiul verzui-fluorescent de maimuta modificata genetic (imagine). Sau soareci inzestrati cu o „gena a vorbirii” care le modifica „vocea” si comportamentul. Ce inseamna toate aceste experimente? Avem de-a face cu un joc periculos cu diversitatea naturii? Sau e vorba de cercetari serioase care ne-ar putea ajuta sa intelegem si sa tratam mai bine bolile umane? Cat de necesare sunt aceste experimente? Am incercat sa aflam un raspuns la aceste intrebari de la dr. Mihnea Bostina (Harvard Medical School)

R: Maimutele fluorescente au tinut prima pagina in multe cotidiene si sunt stirea „stiintifica” a saptamanii. In principal pentru ca nu e vorba de o modificare genetica a unui individ izolat ci de una care se transmite urmasilor. Si care este, in plus, foarte vizibila. De ce modificam genetic animale?

Dr. Mihnea Bostina (Harvard Medical School): Ca sa invatam! Sa invatam cum decurge un anumit proces biologic intr-un organism normal si care sint modificarile care apar in cazul unei maladii. Suntem fortati sa modificam genetic animale pentru ca studiile pe oameni se rezuma la observatii – nici nu s-ar putea altfel – pe cind in cazul animalelor putem interveni si testa diferite ipoteze. Sint doua directii in care se construiesc experimentele. In cazul unui anumit organism model, este blocata activitatea unei anumite gene si este observat fenotipul, adica efectele la scara organismului. Cealalta directie presupune introducerea unei anumite gene in genomul animalului model, intr-o varianta modificata, sau intr-o varianta apartinand unui organism inrudit. Din nou, este observat fenotipul rezultat.

R: Ce animale?

Mihnea Bostina Foto: HotNews.ro

Dr. Mihnea Bostina: Evident, ideal ar fi sa putem lucra cu animale cit mai apropiate genetic de om, adica cu primate. Insa, pe linga probelemele etice, apar alte doua dificultatii: in primul rind, cu cit un animal este mai complex, cu atit modificarea sa este mai dificila; in al doilea rind, experimentele dureaza mult mai mult timp, ceea ce limiteaza drastic tipul de experimente care pot fi imaginate. Asa incit organismele folosite ca modele biologice folosite in laboratoare pornesc de la bacterii, atunci cind studiem procesele fundamentale ale materiei vii, si ajung pina la cimpanzeu, atunci cind vrem sa ne apropiem de detalii specifice organismului uman. O treapta intermediara o constituie soarecii, fiind cele mai ieftine, rapide si convenabile mamifere cu care se poate lucra.

R: Totusi, cum s-a ajuns insa la maimute fluorescente?

Intr-adevar, un articol recent din Nature raporteaza introducerea in genomul unei specii mici de maimute, a unei gene care, atunci cind exprimata – adica informatia codificata in acizi nucleici este tradusa in proteina corespunzatoare, care ia parte la complexa coregrafie moleculara din interiorul celulei – provoaca fluorescenta! Anterior, experimente asemanatoare au fost facute in cazul altor animale precum soareci sau porci. Acum insa avem de-a face cu un organism mult mai apropiat de al nostru.

R: Care este insa scopul? Ce invatam de aici?

Evident, marea miza nu este crearea unei maimute vizibile pe intuneric, ci faptul ca avem un marker usor de observat. Ce urmeaza acum, este introducerea alaturi de acest marker a unor forme de gene responsabile pentru o anumita maladie, in mod particular se mentiona scleroza si Parkinsonul, cu avantajul ca se poate apoi urmari direct fenotipului rezultat.

R: Un alt experiment recent raporteaza soareci inzestrati cu „gena vorbirii”. Ce este aceasta gena FOXP2?

Este una dintre cele mai celebre gene. Daca ar exista un covor rosu pe care sa defileze intregul genomul uman, in preajma lui FOXP2 ar fi cea mai mare aglomeratie de juranalisti asteptind un interview! Pentru simplul fapt ca este singura gena in mod clar legata de vorbire! La sfirsitul anilor ’90 s-a descoperit ca membrii unei familii care aveau un usor defect de vorbire (si intelegere a gramaticii) aveau toti o aceasi mutatie secventa acestei gene.

R: Ce face aceasta gena?

Este implicata in transcriptia altor gene: decide ce gene sint transcrise si care sint silentionate! Asadar un rol extrem de important, dar in acelasi timp foarte greu de urmarit, pentru ca efectele sint prin definitie indirecte. Forme ale acestei gene exista, evident, si in alte animale, avind rol in comunicarea intre indivizi. Spre exemplu, atunci cind aceasta gena a fost silentionata in cazul soarecilor, puii nou nascuti au dificultati in producerea sunetelor adecvate pentru a fi intelesi de mama lor.

Gena a suferit o evolutie dramatica de-a lungul liniei care conduce la om, fiind supusa unui proces puternic de selectie pozitiva. Un studiu anterior arata ca neanderthalienii aveau aceeasi forma cu cea pe care o avem noi. Ceea ce inseamna ca varianta a aparut acum peste 800.000 de ani.

Dar daca vrem sa ingelegem mai bine rolul acestei gene, un experiment interesant ar fi sa introducem varianta umana intr-un alt animal. Evident, aparitia graiului articulat nu poate fi redusa la o singura gena, asa ca nu ne putem astepta la un soarece vorbitor, insa eventualele modificari ar fi extrem de instructive. Si exact acest experiment este relatat in articolul din Cell.

R: Bun, si ce-i cu soarecii astfel modificati? Vorbesc?

Nu, insa comportamentul lor este schimbat. Sunetele scoase au o frecventa mai joasa. Sint mai putin curiosi. Au un nivel mai scazut al dopaminei – un neurotransmitator asociat, printre altele, cu autocontrolul – in aceeasi arie a creierului care in cazul oamenilor este implicata in vorbirea articulata. Interesant, studii anterioare au aratat ca persoanele in care s-a inregistrat o concentratie mai mica a dopaminei in aceasta zona a creierului prelucreaza mai precis sunetele atunci cind asculta.

Este interesant chiar simplul fapt ca traiesc, pentru ca soarecii in care cele doua copii ale genei sint silentionate, mor dupa citeva saptamini. Asadar gena umana poate fi transferata si functioneaza ‘decent’ si in cazul soarecilor.

Nu putem insa extrapola efectele de la soareci la oameni. In decursul evolutiei, schimbarile care au dus la forma umana a lui FOXP2 au fost facute in contextul genomului uman.

R: Cum arata la alte animale?

Interesant, pasarile au dezvoltat independent o varianta proprie a lui FOXP2 asociata cintecelor. La fel, atunci cind FOXP2 este blocata la nivelul creierului, calitatea cintecului are de suferit.

R: Ar urma acum experimente pe maimute? Cimpanzei cu „gena vorbirii”?

Nu exista o modalitate fezabila de a modifica genetic cimpanzei. Si chiar daca ar fi posibil, ne putem imagina o intreaga gama de probleme etice care s-ar ivi. Insa ideea acestor experimente este foarte clara. Avem un numar limitat de diferente genetice intre noi si cimpanzei. Pentru a vedea cu adevarat care dintre acestea sint importante si in ce consta aceasta importanta, putem sa le luam pe rind, sa le exprimam intr-un mamife
r inferior si sa vedem ce se intimpla.