W tym artykule przyjrzymy się historii współczesnych myszy laboratoryjnych, ich wykorzystaniu w badaniach naukowych oraz przyjrzymy się niektórym bardziej niezwykłym, ale dobrze znanym typom myszy, które są wykorzystywane do modelowania chorób w badaniach medycznych.

Historia współczesnej myszy laboratoryjnej

Nowoczesne myszy laboratoryjne, jakie znamy dzisiaj, narodziły się w wyniku ponad stuletniej starannej hodowli i selekcji pod kątem pożądanych cech w badaniach. Przodek współczesnej myszy powstał w XX wieku na farmie w Illinois, gdzie kobieta o imieniu Abbie Lathrop importowała myszy z Dalekiego Wschodu do Europy i Ameryki Północnej i hodowała je. Była pierwszą osobą, która stworzyła wsobny szczep myszy, zupełnie inny od swoich dzikich kuzynów.

Wsobne szczepy myszy były szczególnie przydatne w badaniach. Wyhodowane w wyniku chowu wsobnego i kojarzenia par brat/siostra przez co najmniej 20 pokoleń, myszy wsobne są bardzo podobne. Mają prawie identyczne DNA, z bardzo małą zmiennością. To czyste, stabilne, niezawodne płótno jest idealne do eksperymentów naukowych.

Różnice zaobserwowane między myszami wsobnymi są bardziej prawdopodobne, że są produktem ich środowiska niż różnice między poszczególnymi myszami. Fakt, że wszystkie myszy w obrębie szczepu wsobnego są genetycznie podobne, zmniejsza zmienność eksperymentalną i zwiększa powtarzalność badań, jednocześnie umożliwiając przeszczepy między myszami bez ryzyka odrzucenia.

Przez lata naukowcy stworzyli tysiące różnych wsobnych, ale także niekrewnych szczepów myszy, które mają określone podłoże genetyczne i unikalne cechy, takie jak kolor sierści, zachowanie, metabolizm, płodność, funkcje odpornościowe i inne cechy fizjologiczne. Wkrótce zaczęły pojawiać się naturalne mutacje z wsobnych szczepów, które są podatne na otyłość, raka lub defekty w ich układzie odpornościowym, co napędza głębsze zrozumienie chorób i biologii.

Mapowanie genomu myszy

Prawdziwym motywem, który doprowadził do wykorzystywania coraz większej liczby myszy w badaniach, było zrozumienie ich genetyki, co zainspirowało dziesięciolecia badań i wiedzy. W 1915 roku praca Johna Burdona Sandersona Haldane’a rozpoczęła mapowanie genetyczne myszy, które powoli rozwijało się przez następne 50 lat. W połączeniu z przełomowymi technologiami transgenicznymi z lat 80. manipulowanie pojedynczym genem genomu myszy stało się rutyną.

Dziś ta wiedza jest wykorzystywana do modyfikowania genomu myszy, aby nadać im pożądane cechy do badań. Myszy można zmodyfikować tak, aby rozwijały się objawy choroby Alzheimera, zapadały na choroby genetyczne, miały zwiększoną siłę mięśni, żyły dłużej, a nawet świeciły w ciemności. Naukowcy mają ogromny wybór, jeśli chodzi o wybór idealnego modelu myszy, z którym chcą pracować. Genomem myszy można łatwo manipulować w celu tworzenia coraz bardziej precyzyjnych modeli określonych chorób. Zrozumienie, jak wybrać odpowiedni szczep, ma kluczowe znaczenie dla każdego na żywo Projekt badawczy.

W wyniku tej różnorodności badania na myszach ogromnie przyczyniły się do naszego zrozumienia biologii człowieka. Każdy szczep przyczynił się w ten czy inny sposób, krok po kroku, do walki z ludzkimi chorobami. Mysz laboratoryjna pozostaje kwintesencją zwierzęcia badawczego wybieranego do badania biologii człowieka, patologii i procesów chorobowych i nadal jest jednym z najcenniejszych narzędzi dla naukowców z wielu różnych dziedzin i dyscyplin. Badania na myszach były istotną częścią wielu odkryć medycznych, z których wiele zaowocowało nagrodami Nobla.

Ale modele myszy nie są doskonałe. W przyszłości jest prawdopodobne, że modelowanie na zwierzętach będzie coraz bardziej zmierzać w kierunku modeli, które dokładniej naśladują ludzkie warunki, wykorzystując wiele modeli zwierzęcych w celu zapewnienia solidności danych oraz nowe narzędzia genetyczne i metagenomiczne do opracowywania i udoskonalania „modeli humanizowanych”, takich jak zwierzęta transgeniczne wykazujące ekspresję ludzkich genów lub nawet całych ludzkich układów lub narządów.

W międzyczasie mysz pozostaje zdecydowanie najczęstszym zwierzęciem badawczym na świecie i jednym z najlepiej scharakteryzowanych. Psy mogą być najlepszymi przyjaciółmi człowieka, ale Mus musculus jest naszym największym sojusznikiem.

Różne typy myszy wykorzystywane w badaniach naukowych

Myszy transgeniczne

Myszy transgeniczne odnoszą się do „myszy, którym DNA z innego źródła zostało wprowadzone do ich DNA. Obce DNA jest umieszczone w jądrze zapłodnionego mysiego jaja. Nowe DNA staje się częścią każdej komórki i tkanki myszy. w laboratorium, aby badać choroby”. – Narodowy Instytut Raka (USA)

Zmutowane myszy

Mutacje genetyczne to zmiany w sekwencji DNA, które zachodzą podczas podziału komórki, kiedy komórki tworzą kopie samych siebie.

„Ukierunkowane zmutowane myszy są produkowane przez najpierw indukowanie rozerwania, wymiany lub duplikacji genów w embrionalnych komórkach macierzystych (ES) poprzez rekombinację homologiczną między egzogennym (docelowym) DNA a endogennym (docelowym) genem”. – Laboratorium Jacksona

Otyła mysz

Ob / ob lub otyła mysz to zmutowana mysz, która je nadmiernie i staje się głęboko otyła. Mutacje w genie odpowiedzialnym za produkcję leptyny. Leptyna jest ważna w kontrolowaniu apetytu, sygnalizując mózgowi, że zwierzę ma dość jedzenia. Ponieważ mysz ob/ob nie może wytwarzać leptyny, jej przyjmowanie pokarmu nie jest kontrolowane przez ten mechanizm.

Pierwsza mysz ob / ob pojawiła się przypadkowo w kolonii w Jackson Laboratory w 1949 r. Myszy zmutowane są fenotypowo nie do odróżnienia od swoich zdrowych rówieśników z miotu po urodzeniu, ale szybko przybierają na wadze przez całe życie, osiągając wagę trzykrotnie większą niż myszy zdrowe. Używane jako zwierzęcy model cukrzycy typu II, myszy ob/ob rozwijają wysoki poziom cukru we krwi, pomimo powiększenia wysp trzustkowych i zwiększonego poziomu insuliny.

Naga mysz

Nagie myszy zostały po raz pierwszy odkryte w 1962 roku. Te myszy posiadają mutację genetyczną w genie FOXN1, która powoduje pogorszenie lub brak grasicy. Ponieważ nie mają grasicy, nie mogą wytwarzać dojrzałych limfocytów T i nie są w stanie wytworzyć wielu typów adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych.

Z wyglądu myszy te nie mają owłosienia na ciele, co nadaje im przydomek „nagi”. Naga mysz jest cenna do badań, ponieważ ma stłumiony układ odpornościowy. Nagie myszy służyły w laboratorium, aby uzyskać wgląd w układ odpornościowy, białaczkę, guzy lite, AIDS i inne formy niedoboru odporności, a także trąd. Może również otrzymać wiele różnych rodzajów przeszczepów tkanek i guzów, ponieważ nie jest w stanie wytworzyć odpowiedzi immunologicznej wymaganej do odrzucenia tkanki, w tym alloprzeszczepy (przeszczepy tkanki od innych myszy) i ksenoprzeszczepy (przeszczepy tkanki od innego gatunku). Ksenoprzeszczepy są powszechnie wykorzystywane w badaniach do testowania nowych metod obrazowania i leczenia nowotworów.

Obecnie nagie myszy są mniej popularne w badaniach, ponieważ badacze odkryli inne geny lub metody skuteczniejszego tłumienia układu odpornościowego (np. myszy z nokautem RAG1 i RAG2).

Rakowata mysz

Obraz: Rakowata mysz z guzem mierzonym w celu śledzenia jego wielkości i progresji.

Naukowcy mogą ukierunkować geny związane z rakiem u ludzi, aby opracować i zbadać myszy podatne na rozwój nowotworów. Mysie modele raka umożliwiają naukowcom poznanie biologii nowotworów w skomplikowanych i dynamicznych układach fizjologicznych. Od czasu opracowania celowania genowego u myszy, biolodzy zajmujący się nowotworami byli jednymi z najczęstszych użytkowników transgenicznych modeli myszy, które radykalnie zwiększyły wiedzę o tym, jak powstają i rozwijają się nowotwory.

Przed opracowaniem mysich modeli genetycznych naukowcy badali przede wszystkim raka za pomocą hodowanych komórek pochodzących z ludzkich guzów. Chociaż badania z wykorzystaniem systemów hodowli komórkowych nadal dostarczają cennych informacji i pozostają ważne w badaniu raka, mają one swoje ograniczenia. Hodowli komórkowych nie można używać do oceny fizjologicznych interakcji między komórkami nowotworowymi ani między komórkami nowotworowymi a ich środowiskiem, dlatego naukowcy muszą badać całe żywe ciało (na żywo) w celu opracowania skutecznych metod leczenia.

Mysz fluorescencyjna

lewy obraz: Myszy z ekspresją genu GFP. Prawy obraz: Mózg myszy Thy-1 GFP-M zobrazowany za pomocą mikroskopii świetlnej

Naukowcy stworzyli myszy, które mogą świecić w ciemności. Naukowcy mogą modyfikować genetycznie myszy, dodając do ich genomu gen białka zielonej fluorescencji (GFP). Białko to pochodzi z meduzy Aequorea Victoria i jest nieszkodliwy dla zwierząt.

Naukowcy mogą zdecydować się na pokolorowanie określonych cząsteczek i komórek myszy, co umożliwia im śledzenie myszy w czasie i przestrzeni. Jest to często używane do obrazowania w super rozdzielczości lub eksperymentów z przeszczepami narządów do wizualizacji celów za pomocą promieniowania UV lub światła niebieskiego. Znaczniki te zrewolucjonizowały biologię komórki, umożliwiając obrazowanie prawie każdego białka za pomocą mikroskopii świetlnej w submikrometrowej rozdzielczości przestrzennej i rozdzielczości czasowej poniżej sekundy w żywej komórce lub organizmie.

Ostatnio edytowany: 11 maja 2023 13:39

Powrót do wiadomości