djurmodeller i Modern biomedicinsk forskning

i början av det tjugonde århundradet hade användningen av djurmodellering ökat dramatiskt och medan vissa individer fortfarande ifrågasatte etiken för deras användning, hade djurmodellering, särskilt hos gnagare, blivit de rigeur-metoden för att visa biologisk betydelse. Men alla forskningsdjur vid denna tidpunkt var outbred och eftersom användningen av djur blev mer experimentell, snarare än observational, uppskattade forskare snart den förvirrande faktorn för genetisk variation i sin forskning. Genom ansträngningar från många framåtblickande individer som William Castle, Clarence Little, Halsey Bagg och Leonell Strong, åtgärdades detta problem via inavel av möss till den punkt som genetiskt identiska möss blev tillgängliga för experimentell användning (se Tabell 2). Detta gav en stadig källa till forskningsämnen som uppföddes till mognad mycket snabbt och med begränsad variation från kull till kull och år till år. När fler och fler inavlade stammar av möss och råttor utvecklades uppskattades det snart att det fanns inneboende skillnader mellan stammar i grundläggande biologiska parametrar, liksom mottaglighet för inducerade och spontant förekommande sjukdomar. Många av dessa var komplementära stammar uppfödda parallellt och gav mottagliga och resistenta stammar som annars är genetiskt lika, såsom icke-överviktiga diabetiker (NOD) och besläktade stammar.3 således är stamval ett av de viktigaste övervägandena vid djurmodellering, särskilt hos gnagare.

Tabell 2

Senaste milstolpar i Djurmodellering

rowspan=”1″ colspan=”1″> forskare

år milstolpe
1902 William Castle börjar avelsmöss för genetiska studier
1909 Clarence Little börjar inavelmöss för att eliminera variation
1920s Frederick Banting isolerat hundinsulin och effektivt behandlade diabeteshundar
ca. 1930 Little och MacDowell första helt inavlade musen (20 brorsaugulisystermatningar) uppnåddes
1940s John Cade studerade användningen av litiumsalter som ett antikonvulsivt medel hos marsvin och översatte hans fynd till behandlingar av depression Rudolf Jaenisch et al. utvecklad första transgena mus
1980s Flera omfattande testning av läkemedelssäkerhet och doseringsregimer för HIV utförd i rhesus makaker
1987 Capecchi, Evans och Smithies utvecklad första Knockout-mus
1997 Wilmut och Campbell Först djur klonade från en vuxen somatisk cell, Dolly fåren
2002 Flera musgenom sekvenserat
2004 Flera råttgenom sekvenserat Aron Geurts et al. utvecklad första knockout råtta

om naturliga modeller inte var tillgängliga eller genomförbara, möjliggjorde förmågan att manipulera genomet hos en modellart för att skapa djur som är unikt mottagliga eller resistenta mot en viss modell. Så, som framsteg gjordes inom genetikområdet, blev forskare alltmer skickliga på att manipulera det ännu inte sekvenserade genomet hos möss. 1980-talet såg en explosion i denna teknik med tillkomsten av transgena möss som bär ytterligare genetiskt material och knockout-möss där genetiskt material raderas. Nyligen har vår förmåga att manipulera musgenomet blivit alltmer förfinad med utvecklingen såsom vävnadsspecifika metoder för att slå ut gener såsom Cre-Lox-systemet, 4 metoder för att slå på eller stänga av gentranskription in vivo med tetracyklin – eller tamoxifeninducerade system,5 och metoder för att identifiera eller ta bort hela celllinjer in vivo via fluorescerande protein-respektive difteri – toxinreceptor-knockinmöss.6, 7 dessutom har forskare använt liknande tekniker för att generera transgena råttor,8 katter,9 hundar, 10 kaniner, grisar,får, 11 getter, nötkreatur,kycklingar,12 zebrafisk,13 och icke-mänskliga primater, 14 för att bara nämna några. Medan förmågan att generera riktade genknockouts i andra arter har släpat efter, skapades knockout-råttor framgångsrikt 2009 med hjälp av en zinkfingernukleasbaserad teknik som skiljer sig från den som används i möss.15

musen fortsätter att vara kraftpaket för biomedicinsk forskning (se sidofältet sidan 206). Utan tvekan är den viktigaste förändringen under de senaste 25 åren den spektakulära eskaleringen av laboratoriemusen i forskning, som står i skarp kontrast till den minskande rollen hos de flesta icke-gnagare däggdjursmodeller (se Figur 1). Som jämförelse har användningen av råttan platå, eftersom riktade genetiska manipuleringar visade sig vara svårare hos denna art. Skapandet av de första knockout-råttorna kan bidra till att förklara den senaste tidens upp-tick i råttmodellbaserade biomedicinska publikationer. Men med den stigande förmågan att modifiera genomerna hos andra laboratoriearter än musen förändras nu biomedicinsk forskning. Genetiskt formbara arter som svin och zebrafisk konkurrerar alltmer ut en gång vanliga modellorganismer som marsvin, Kanin och iller (se Figur 1). Dessa viktiga trender avslöjar både 1) den dramatiskt ökande nyttan av vissa modellarter i förhållande till andra, och 2) förfining av djurforskning via användning av det lägsta beställda ryggradsdjuret som är möjligt för att uppnå ett visst vetenskapligt mål.

Pubmed sökresultat efter publiceringsdatum, 1970 till 2011. Söktermer för varje art inkluderade det vetenskapliga namnet och det vanliga namnet för varje art; förutom att endast det vetenskapliga namnet användes för mus och råtta. ”Icke-gnagare däggdjursmodeller” inkluderar hund, kanin, katt, rhesus makak, marsvin, svin, schimpans och iller.

dessutom ledde erkännandet av effekterna av gastrointestinala och dermala mikrobiota till födelsen av en helt ny forskningstid – gnotobiotika. Genom användning av kejsarsnitt, flexibla film isolatorburar och bestrålad mat kan möss nu bibehållas under helt bakteriefria förhållanden eller koloniseras med en eller flera definierade bakteriearter. En kombination av åtta commensal aeroba och anaeroba bakterier som kallas förändrad Schaedlers Flora (ASF) används ofta som den kända tarmmikrobioten.16 men med den senaste utvecklingen av robusta metoder för fingeravtryck av hela tarmmikrobialsamhället, såsom denaturering av Gradientgelelektrofores, automatiserad Ribosomal Intergenisk Distansanalys och djup sekvensering, kan forskare snabbt och pålitligt övervaka sammansättningen av tarmmikrobiota och därmed flytta sig bort från mer reduktionistiska modeller som ASF. Medan utvecklingen av inavlade gnagare stammar tillåts för kontroll av värd genetik, utveckling av forskningsdjur hyser komplexa men definierade mikrobiota möjliggör kontroll av mikrobiell genetik kända för att påverka värd fysiologi. Dessutom kan gnotobiotika också tillämpas på icke-murina arter, så detta fält kommer sannolikt att fortsätta att utvecklas.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.