Następnym razem, gdy weźmiesz lekarstwo, pomyśl o myszach laboratoryjnych, które pomogły wprowadzić je na rynek – podobnie jak niezliczone inne lekarstwa.

Wykorzystywanie myszy w badaniach biomedycznych jest szeroko rozpowszechnione od ponad wieku i stało się tak fundamentalne dla badań, że branża opracowała rzeczywiste katalogi modeli myszy, z których naukowcy mogą zamawiać.

„Mamy około 13 000 różnych myszy, które możemy wysłać badaczom. Jest to katalog, wchodzisz do sieci i możesz przeczytać wszystko o każdej z tych myszy” – powiedziała dr Nadia Rosenthal, dyrektor naukowy i profesor w Jackson Laboratory for Mammalian Genetics, gdzie znajduje się jeden z największych katalogów myszy na świecie. .

Niektórym może wydawać się, że pomysł myszy „kliknij i zbierz” jest zdumiewający, ale dla Rosenthal zdumiewający jest postęp naukowy, jaki dzięki nim zaobserwowała w swoim życiu.

„Dziewięćdziesiąt procent naszej wiedzy o biologii, czyli 80 procent, jest związanych z pracą ze zwierzętami” — powiedział dr Marc Dhenain, dyrektor ds. badań we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS).

„Myślę, że ludzie, którzy patrzą na eksperymenty na zwierzętach z dystansu, mają trudności ze zrozumieniem poziomu złożoności, jaki można osiągnąć w zrozumieniu drobnych mechanizmów biologicznych poprzez modyfikacje genetyczne u myszy” – powiedział Euronews Next.

Po co naukowcom myszy GM?

Myszy i ludzie dzielą ponad 85 procent swoich genów. Niektóre gatunki myszy zapadają nawet na choroby ludzkie; cukrzyca typu 1 i rak to tylko niektóre przykłady. A kiedy tego nie robią, ich genom można zmodyfikować genetycznie.

Aby badać ludzkie choroby i biologię, naukowcy pracują z „humanizowanymi” modelami myszy, czyli myszami zmodyfikowanymi genetycznie w celu przenoszenia ludzkich genów lub komórek.

Na przykład podczas pandemii koronawirusa naukowcy stworzyli rasę myszy, które mogły eksprymować ludzką wersję białka zwanego ACE2, aby gryzonie mogły zostać zakażone SARS-CoV-2.

„Możemy się bawić, możemy dowolnie modyfikować genom myszy, badać funkcje genów i testować hipotezy” – powiedział dr Xavier Montagutelli, który jest współdyrektorem kursu Institut Pasteur Mouse Genetics od 1995 roku.

Następnie oceniają: co się stanie, jeśli nadeksprymujemy dany gen? Co się stanie, jeśli wytworzy więcej białka?

Genetycznie zmodyfikowane myszy są idealnym obiektem laboratoryjnym, ponieważ pozwalają naukowcom skupić się na pojedynczej zmianie genetycznej – lub kilku w niektórych przypadkach – i zobaczyć, jak wpływa ona na zdrowie lub zachowanie myszy, bez martwienia się o inne zmienne, które mogą wpłynąć na wyniki.

„Wsobne szczepy myszy, które są genetycznie jednorodnymi populacjami, zapewniają dużą moc testowania do celów eksperymentalnych. Znacznie potężniejsze, niż gdybyś przeprowadził to badanie bezpośrednio na ludziach” – powiedział Montagutelli.

C57BL/6J: ulubiony model myszy

Z katalogów myszy można dowiedzieć się wszystkiego, co zostało zrobione, aby scharakteryzować poszczególne rasy, od poziomu molekularnego i genetycznego, aż po poziom fizjologiczny. „Nazywamy to fenotypowaniem” – wyjaśnił Rosenthal.

Następnie naukowcy wybierają i porządkują swoje myszy na podstawie mutacji, która jest istotna dla ich badań – na przykład genu lub zmiany w DNA powodującej chorobę u ludzi, którą próbują zrozumieć. Gryzonie są dostarczane w kontenerach transportowych zaprojektowanych tak, aby zminimalizować ich stres i narażenie na czynniki zakaźne.

Jest jeden gatunek myszy, który naukowcy szczególnie lubią: C57BL/6J, the pierwszy szczep myszy mieć w pełni zsekwencjonowany genom.

„Stało się prawie jak mysz domowa dla naukowców” – powiedział Rosenthal.

C57BL/6J jest w pełni wsobny, co pozwala naukowcom skutecznie uzyskać tę samą mysz za każdym razem, gdy przeprowadzają eksperyment. „Jeśli dzisiaj zamówisz mysz z laboratorium Jacksona, będzie ona genetycznie taka sama jak mysz z 1985 roku” – wyjaśniła.

Ale dlaczego myszy, a nie inne gatunki genetycznie bliższe człowiekowi?

„Istnieje tak wiele różnych genów, które można modyfikować u myszy, że nigdy nie będzie to możliwe u naczelnych” – wyjaśnił Dhenain, który jest specjalistą od starzenia się mózgu i choroby Alzheimera.

Istnieją również pewne „względy praktyczne”, powiedział Montagutelli. Ponieważ myszy są małe, niosą wiele zarodków i zachodzą w ciążę w ciągu około trzech tygodni – podczas gdy naczelne zwykle noszą jeden zarodek przez kilka miesięcy – można je łatwo hodować w dużych ilościach do eksperymentów laboratoryjnych.

Naukowcy chcą również maksymalnie ograniczyć wykorzystywanie naczelnych w badaniach „z oczywistych powodów moralnych” i muszą przestrzegać przepisów, co ogólnie stwierdza że eksperymentów na naczelnych należy unikać wszelkimi możliwymi sposobami, z wyjątkiem bardzo groźnych i śmiertelnych chorób zakaźnych człowieka.

Na podstawie tych podstawowych zasad naukowcy używają modelu, który jest najbardziej odpowiedni do ich celów badawczych: „To mogą być muchy, może to danio pręgowany, mogą to być robaki” – powiedział Montagutelli, ale tak się składa, że ​​bardzo często są to myszy.

„Myszy były używane przez około 220 lat i zgromadzono wiele wiedzy na temat ich genetyki, fizjologii i biochemii” – dodał.

Jaka jest przyszłość myszy laboratoryjnych?

Perspektywa manipulowania mysim genomem z coraz większą precyzją wzbudziła oczekiwania co do wielu przełomowych odkryć.

Badanie mechanizmów biologicznych na różnych podłożach genetycznych „okazało się już bardzo, bardzo pomocne” – powiedział Montagutelli. „Dokładna regulacja funkcjonowania genów – której wciąż jeszcze nie rozumiemy w pełni – jest również ekscytująca”.

Dodał, że liczba szczepów myszy jest dziś „tak zróżnicowana genetycznie, jak populacje ludzkie z różnych krajów w różnych częściach świata”.

Rosenthal powiedział, że ludzie w terenie zaczynają zdawać sobie sprawę, jak ważne jest, aby myszy laboratoryjne były „tak różnorodne, jak ludzie, których próbujemy leczyć”.

„Jeśli wszystkie myszy są takie same, będą miały takie same wyniki, ale mogą to nie być wyniki istotne dla pacjenta” – wyjaśniła.

Jednak niektórzy naukowcy twierdzą, że nowe podejścia oparte na komórkach mogą wyeliminować potrzebę uboju zwierząt i genetycznie zmodyfikowanych myszy laboratoryjnych.

Dr Stephen G. Gray, bioinżynier z doświadczeniem w tworzeniu żywności komórkowej i terapii opartych na komórkach, uważa, że ​​wiele nowych technologii, w szczególności biologia syntetyczna, prawdopodobnie przyćmi w najbliższej przyszłości myszy i inne rodzaje testów na zwierzętach.

„Jeśli bioprodukcja tkanek ludzkich [the process of creating human tissues in a laboratory] na przykład osiągnie właściwy punkt cenowy i stanie się bardziej skalowalny, będzie to miało ogromny wpływ na ograniczenie testów na zwierzętach” – powiedział Euronews Next.

Organoidy – małe, samoorganizujące się, trójwymiarowe kultury tkankowe pochodzące z komórek macierzystych – mogą również „pomóc nam uzyskać cenny wgląd w wiele różnych rzeczy” – powiedział – „przynajmniej w zakresie odkrywania leków, opracowywania leków i hodowli komórkowej” ; Wiem, że istnieją ograniczenia dotyczące urządzeń medycznych”.

Rosenthal podziela pogląd Graya, że ​​ludzkie komórki mogą odblokować bogactwo cennych spostrzeżeń, „w przeciwieństwie do tych myszy, które są tak dalekie od wszystkiego, co jest realistyczne pod względem ludzkiej społeczności lub populacji”.

Ale problem, dodała, polega na tym, że kiedy masz tak wiele odmian komórek pochodzących od genetycznie zróżnicowanych ludzi, „nie ma możliwości przetestowania hipotezy, podczas gdy kiedy masz model zwierzęcy, możesz ustandaryzować rzeczy i przetestować je”. .

Dhenain podkreśla również, że myszy laboratoryjne „nie mają nędznego życia”.

Powiedział, że istnieje silna kontrola, aby upewnić się, że zwierzęta biorące udział w eksperymentach nie cierpią, „w tym protokoły zapobiegające cierpieniu, od środków przeciwbólowych po przerywanie eksperymentów, które wywołują cierpienie przed wystąpieniem bólu”.

„Spędzamy dużo czasu zastanawiając się, jak sprawić, by mysz czuła się bezpieczna i szczęśliwa, bo inaczej nie są dobrymi modelami. To znaczy, to oczywiste, że nie chcesz myszy, która jest chora, zestresowana lub zestresowana” – powiedział Rosenthal.

Ludzie udomowili zwierzęta od bardzo dawna, a myszy to tylko jedno ze zwierząt, które zostały wybrane, w tym przypadku nie do jedzenia, ale do badań, mówią naukowcy, którzy przyznają, że rutynowo rozwinęli uczucia do swoich myszy laboratoryjnych .

„Jestem absolutnym fanem myszy” — powiedział Rosenthal. „Uwielbiam ich. Myślę, że to niesamowite zwierzęta i są o wiele bardziej skomplikowane i pełne niuansów, niż ktokolwiek mógłby pomyśleć”.