eläinmallit modernissa biolääketieteellisessä tutkimuksessa

1900-luvun alkuun mennessä eläinmallinnuksen käyttö oli lisääntynyt dramaattisesti, ja vaikka jotkut yksilöt vielä kyseenalaistivat niiden käytön etiikan, eläinmallinnuksesta, erityisesti jyrsijöillä, oli tullut de rigeur-menetelmä biologisen merkityksen osoittamiseksi. Kaikki tutkimuseläimet olivat kuitenkin tähän aikaan ulkosiittoisia, ja kun eläinten käyttö muuttui havainnoinnin sijaan kokeellisemmaksi, tutkijat ymmärsivät pian tutkimuksessaan geneettisen vaihtelun sekoittavan tekijän. Monien eteenpäin ajattelevien yksilöiden, kuten William Castlen, Clarence Littlen, Halsey Baggin ja Leonell Strongin, ponnistelujen ansiosta tämä ongelma ratkaistiin hiirten sisäsiittoisuuden kautta siinä määrin, että geneettisesti identtiset hiiret tulivat kokeelliseen käyttöön (KS.Taulukko 2). Tämä tarjosi tasaisen lähteen tutkittaville, jotka lisääntyivät täysikasvuisiksi hyvin nopeasti ja vaihtelevasti poikueesta poikueeseen ja vuodesta toiseen. Kun yhä useampia sisäsiittoisia hiiri-ja rottakantoja kehitettiin, huomattiin pian, että kantojen välillä oli luontaisia eroja biologisissa perusparametreissa sekä alttius indusoiduille ja spontaaneille sairauksille. Monet näistä olivat toisiaan täydentäviä kantoja, joita kasvatettiin rinnakkain ja jotka tuottivat herkkiä ja resistenttejä kantoja, jotka ovat muuten geneettisesti samankaltaisia, kuten ylipainoiset diabeetikot (Nod) ja vastaavat kannat.3 näin ollen kannan valinta on yksi tärkeimmistä huomioista eläinmallinnuksessa, erityisesti jyrsijöillä.

Taulukko 2

Viimeaikaiset virstanpylväät Eläinmallinnuksessa

Years tutkija(s) Milestone
1902 William Castle alkaa jalostaa hiiriä geneettisiä tutkimuksia varten
1909 Clarence little alkaa Sisäsiittoiset hiiret eliminoimaan vaihtelua 1920-luvulla eristetty koiraeläin insuliini ja tehokkaasti hoidettu diabeetikkokoira
CA. 1930 Little ja MacDowell ensimmäinen täysin sisäsiittoinen hiiri (20 veli × sisarkastusta) saavutettu
1940-luku John Cade tutki litiumsuolojen käyttöä epilepsialääkkeenä marsuilla ja käänsi havaintonsa masennuksen hoitoon 1976 Rudolf jaenisch et al. kehitti ensimmäisen siirtogeenisen hiiren
1980-luvulla Useita reesuksessa suoritetut laajat lääketurvallisuus-ja annosteluohjeet makakit
1987 Capecchi, Evans ja Smithies kehitti ensimmäisen Knockout-hiiren
1997 wilmut and Campbell ensimmäinen aikuisen somaattisesta solusta kloonattu eläin Dolly-lammas
2002 Several hiiren perimä sekvensoitu
2004 several rottien perimä sekvensoitu
2009 Aron Geurts et al. kehittyi ensimmäinen tyrmäysrotta

Jos luonnollisia malleja ei ollut saatavilla tai toteutettavissa, mallilajin genomia voitiin manipuloida sellaisten eläinten luomiseksi, jotka olivat yksikäsitteisesti alttiita tai vastustuskykyisiä tietylle malli. Kun siis genetiikan alalla edistyttiin, tiedemiehet alkoivat yhä taitavammin manipuloida hiirten vielä tutkimatonta perimää. 1980-luvulla tämä tekniikka räjähti, kun siirtogeeniset hiiret kantoivat lisää geneettistä materiaalia, ja knockout-hiiret, joista geneettinen materiaali poistetaan. Viime aikoina kykymme manipuloida hiiren perimää on yhä tarkentunut sellaisten kehitysten myötä,kuten kudoskohtaiset menetelmät,joilla tyrmätään geenit, kuten Cre-Lox-järjestelmä, 4 menetelmää, joilla kytketään päälle tai pois geenin transkriptio in vivo tetrasykliini – tai tamoksifeeni-indusoiduilla järjestelmillä, 5 ja menetelmät, joilla tunnistetaan tai poistetaan kokonaisia solulinjoja in vivo fluoresoivilla proteiini – ja kurkkumätä-toksiinireseptori-knockin-hiirillä.6, 7 lisäksi tutkijat ovat käyttäneet samanlaisia tekniikoita tuottamaan siirtogeenisiä rottia, 8 kissaa,9 koiraa, 10 kania, sikoja,lampaita, 11 vuohta, nautaa,kanoja,12 seeprakalaa,13 ja kädellisiä, 14 vain muutamia mainitaksemme. Vaikka kyky tuottaa kohdennettuja geenin tyrmäys muilla lajeilla on jäänyt jälkeen, knockout rotat luotiin onnistuneesti vuonna 2009 käyttämällä sinkkisormen nukleaasi-pohjainen tekniikka eroaa käytetään hiirillä.15

hiiri on edelleen biolääketieteellisen tutkimuksen voimanpesä (KS.sivu 206). Epäilemättä merkittävin muutos viimeisten 25 vuoden aikana on laboratoriohiiren huomattava lisääntyminen tutkimuksessa, mikä on räikeässä ristiriidassa useimpien muiden kuin jyrsijöiden nisäkäsmallien vähenevän roolin kanssa (ks.Kuva 1). Vertailun vuoksi rotan käyttö on tasaantunut, sillä kohdennetut geenimanipulaatiot osoittautuivat tässä lajissa vaikeammiksi. Ensimmäisten knockout-rottien luominen saattaa osaltaan selittää rottamallipohjaisten biolääketieteellisten julkaisujen hyvin viimeaikaista nousukiitoa. Biolääketieteellisen tutkimuksen kasvot ovat kuitenkin muuttumassa, kun kyky muokata muiden laboratoriolajien kuin hiiren genomeja kasvaa. Geneettisesti Muokattavat lajit, kuten siat ja seeprakalat, ovat yhä kilpailevampia, kun yhteiset malliorganismit, kuten marsu, kani ja fretti (KS.Kuva 1). Nämä tärkeät suuntaukset paljastavat sekä 1) tiettyjen mallilajien dramaattisesti lisääntyvän hyödyn muihin verrattuna, että 2) eläinkokeiden jalostamisen käyttämällä alinta mahdollista selkärankaista tietyn tieteellisen tavoitteen saavuttamiseksi.

Pubmed search results by publishing date, 1970 to 2011. Hakusanoihin sisältyi kunkin lajin tieteellinen nimi ja yhteisnimi, paitsi että hiirestä ja rotasta käytettiin vain tieteellistä nimeä. ”Ei-jyrsijämalleihin” kuuluvat koira, kani, kissa, reesusmakaki, marsu, sika, simpanssi ja fretti.

lisäksi ruoansulatuskanavan ja ihon mikrobiston vaikutuksen tunnistaminen johti täysin uuden Tutkimusajan – gnotobioottien-syntymiseen. Kesarian birth, joustava-film isolator häkeissä, ja säteilytetty ruokaa, hiiret voidaan nyt säilyttää täysin bakteerittomissa olosuhteissa tai kolonisoida yksi tai useampi määritelty bakteerilaji. Kahdeksan yhteismitallisen aerobisen ja anaerobisen bakteerin yhdistelmä, jota kutsutaan Muunnelluksi Schaedlerin Kasvistoksi (ASF), on yleisesti käytetty tunnettu suolistomikrobisto.16 kuitenkin, kun äskettäin on kehitetty vankkoja menetelmiä sormenjälkien ottamiseksi koko suoliston mikrobiyhteisöstä, kuten denaturointi Gradienttigeelielektroforeesi, automatisoitu ribosomaalinen Intergeeninen Spacer-analyysi ja syvä sekvensointi, tutkijat pystyvät nopeasti ja luotettavasti seuraamaan suoliston mikrobiston koostumusta ja siten siirtymään pois pelkistävämmistä malleista, kuten ASF: stä. Sisäsiittoisten jyrsijäkantojen kehittyminen mahdollisti isäntägenetiikan valvonnan, kun taas tutkimuseläinten kehittäminen, jossa on monimutkaisia mutta määriteltyjä mikrobeja, mahdollistaa sellaisen mikrobigenetiikan valvonnan, jonka tiedetään vaikuttavan isäntäfysiologiaan. Lisäksi gnotobiotiikkaa voidaan soveltaa myös muihinkin kuin hiirilajeihin, joten tämä ala todennäköisesti kehittyy edelleen.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.