Musen: forskerens beste venn


Musen: forskerens beste venn

De lager gjestenes utseende i minst halvparten av artiklene på Medical-Diag.com . De er ansvarlige for mange av de største gjennombruddene i medisin, og forsterker vår forståelse av brystkreft, hjerneskade, barndommen leukemi, cystisk fibrose, malaria, multippel sklerose, tuberkulose og mange andre forhold.

Sikkert, mousekindens bidrag til vitenskap kan ikke undervurderes . Men hva holder fremtiden for denne brune stiften av laboratoriet?

Noen kilder hevder at vitenskapelig forskning på dyr har blitt praktisert siden minst 500 f.Kr. Dronning Victoria - kongerikets monark i løpet av det 19. århundre - er kjent for å være den første kjendis-anti-viviseksjonskampanjen, og malerier fra denne perioden demonstrerer vitenskapelig forskning som utføres på hunder.

Det var imidlertid ikke før tidlig på det 20. århundre at vitenskapen viste oppmerksomheten mot den ydmyke musen.

Den fancy musen kommer inn i laboratoriet

I 1902 presenterte den tidlige genetikeren William Ernest Castle den fancy musen til laboratoriet sitt ved Harvard University i Cambridge, MA. I 1902 ble en nyfødt popularitet for "fancy mouse" - spesielt avlet mus som kjæledyr, snarere enn pantry scourge.

Genetikere som arbeider under slott var de første forskerne til å innse hvordan inavlede, genetisk homogene muselinjer kunne ha en enorm innvirkning på studiet av genetikk. De begynte å avle mus for dette formålet, og mange av de moderne musetyper som brukes i laboratorier i dag - gitt navn som B6, B10, C3H, CBA og BALB / c - kan spores tilbake til linjene oppdrettet av disse forskerne.

Mus og mennesker deler omtrent 97,5% av deres arbeidende DNA.

Slottets team var interessert i å bruke musene til å demonstrere et genetisk grunnlag for kreft, men en viktig fordel med de genetisk homogene musene var at de tillot uavhengige grupper av forskere å kunne utføre eksperimenter på samme genetiske materiale for første gang.

Nå kan et lag forskere i en del av verden direkte sammenligne sine funn med et annet lag, uten at resultatene blir forvirret av den naturlige variasjonen av dyrene.

California Biomedical Research Association hevder at nesten alle medisinske gjennombrudd i de siste 100 årene har vært som et direkte resultat av forskning som involverer dyr. Men for mye av det 20. århundre var det ikke musen som var medisinsk vitenskaps favoriserte dyrfag, men fruktfluen, og senere - på 1970-tallet - rundmasken.

Flyttingen fra disse artene til vitenskapelig eksperimentering på mus ble drevet av menneskers ønske om å bedre forstå oss selv. I det vanlige genetiske anetet som knytter alt dyreliv på planeten vår, flyr fluer og rundormer fra linjen som fører til pattedyr for rundt 570 millioner år siden.

Divergensen i pattedyrlinjen mellom mus og mennesker var imidlertid relativt nylig på bare 60-100 millioner år siden.

Hvorfor mus?

Mus og mennesker deler omtrent 97,5% av deres arbeidende DNA. Musen var det første ikke-humane pattedyret for å få sitt genom sekvensert, noe som viste at det bare er 21 gener i humant DNA som ikke har en direkte motsetning i mus-DNA, og bare 14 gener som er unike for mus som ikke finnes hos mennesker.

Forskning på begynnelsen av 1990-tallet foreslo selv at en grov kopi av det menneskelige genomet kunne konstrueres ved å bryte musemetomet til 130-170 stykker og reassemble dem i en annen rekkefølge.

En 2013 artikkel i Samtalen På musens rolle i det 21. århundre definerte vitenskap tre hovedformål:

  • Å bidra til forståelse av de funksjonelle delene av genomet
  • Å fungere som modeller for studier av menneskers sykdom
  • Å bistå utvikling av genomisk-baserte terapier for menneskers sykdom.

Forfatterne til denne artikkelen sier at musenes viktigste fordel er at mens menneskers helse er bestemt av en kombinasjon av våre gener og omgivelsene - hvor selv enslige tvillinger vil utvikle ulike medisinske historier over deres levetider - kan genetiske endringer Være mye mer presist definert i laboratoriemus.

Laboratoriemus bor også i bare 2 eller 3 år, noe som gir forskere muligheten til å studere effekten av behandlinger eller genetisk manipulasjon over hele livet eller over flere generasjoner, noe som ikke er mulig i mennesker.

Hvordan kan musforsøkene forbedres for bedre å redde menneskeliv?

Nylig har mus vært i overskriftene som deres verdi i medisinske forsøk er fersk diskutert.

Medical-Diag.com Rapporterte på en studie som brukte 21st Century laboratoriemetoder til en beryktet fase 2 klinisk prøve i 1993, hvor fem personer døde som følge av å ta stoffet fialuridin.

Fialuridin hadde tidligere bestått prekliniske toksikologiske tester hos mus, rotter, hunder og primater - der det ikke var rapportert om toksiske effekter på leveren - og hadde blitt godkjent for testing hos mennesker. Ukjent for forskere da virker mekanismen til en nukleosidtransportør forskjellig hos mennesker enn den gjør hos andre dyr. Følgelig døde fem personer i klinisk prøving av leversvikt, og ytterligere to overlevde, men krevde nødtransplantasjoner.

Et stort internasjonalt prosjekt prøver for tiden å forstyrre hvert gen av musgenometet i sin tur for å dokumentere virkningene av hver avbrudd.

Forskerne bak den nye studien ønsket å se om "kimære mus" kunne ha oppdaget hepatoksisiteten av fialuridin, dersom de hadde blitt brukt i de opprinnelige toksikologiske testene for stoffet. Kimære mus er mus som har noen humane celler. I dette tilfellet hadde musene 90% av leverceller erstattet med humane leverceller.

Forskerne fant at de kimære musene viste de samme symptomene som de menneskelige deltakere i 1993-studien. Hvis disse musene hadde blitt brukt i den prækliniske testen for fialuridin, ville de menneskelige dødsfallene i det kliniske forsøket vært avverget.

Snakker til Medical-Diag.com , Studieforfatter Dr. Gary Peltz oppfordret Food and Drug Administration (FDA) til å bedre inkorporere slike fremskritt i stoffutredning for å forbedre sikkerheten.

"Dette papiret representerer et bøyningspunkt for det kimære musfeltet," fortalte han oss. "Det gir den første klare demonstrasjonen at studier utført i kimære mus kunne forbedre stoffssikkerheten, som i dette tilfellet ville ha avverget en tragedie forårsaket av en human- Spesifikk rusmiddelgiftighet."

Humane sykdomsformer av gener kan også settes inn i musegenometet, for å replikere spesifikke aspekter ved Alzheimers, fedme, diabetes, bloddefekter, immunforsvar, nyresykdom, kreft, nevrologiske lidelser og mange andre forhold. Organisasjoner som Australian Phenomics Network samler i dag en samling mus som representerer hele spekteret av genetiske variasjoner som forårsaker sykdommer hos mennesker.

I tillegg forsøker et stort samordnet internasjonalt prosjekt for øyeblikket å forstyrre hvert gen av musgenometet i sin tur for å dokumentere virkningene av hver avbrudd og vurdere konsekvensene for mennesker.

Dr. Michael Dobbie, fra Australian Phenomics Network, forklarer fordelene med dette prosjektet:

Denne daglige epoken med personlig medisin, som tilbyr nøyaktige diagnoser og terapeutiske inngrep, kan bare bli en realitet hvis vi har modeller med høy oppløsning på høy måte, for eksempel mus, som har blitt endret for å nøyaktig etterligne sykdomsforholdet på individuell basis. Den tantalizing drømmen om en medisinsk relevant "avatar" er nå innen rekkevidde, og den kraftige genetiske verktøykassen som tilbys av musen, er den retteste veien til det målet."

Selv om store forskningsprosjekter som dette peker på en lang fremtid for musen i medisinsk forskning, har andre nye studier funnet fallbarhet i musemodellen.

Kanskje mest overraskende er den siste åpenbaringen at resultatene av musforsøk kan bli forvirret av forskernes kjønn. En studie av forskere ved McGill University i Montreal, Canada, hevdet å bekrefte hva noen anekdotiske bevis hadde foreslått - at labmus og rotter blir stresset i nærvær av mannlige - men ikke kvinnelige - forskere, noe som kan forvride funn.

Et annet argument ble nylig antatt over kjønn og musforsøk, denne gangen om vitenskapens preferanse for bruk av overvektige mannlige mus i laboratorieeksperimenter. Tradisjonelt har østrossyklusen av kvinnelige mus blitt oppfattet for å forstyrre resultatene av forskning på en måte som er vanskelig å kontrollere for, så om lag fem ganger så mange mannlige mus blir brukt i eksperimenter som kvinnelige mus.

Imidlertid har denne antagelsen nå blitt utfordret av forskere og feministiske grupper, som påpeker at kvinner - i stedet for bare å være en variasjon på et tema fra menn - kan metabolisere rusmidler i ulike priser til mannlige pasienter, som potensielt forårsaker svært forskjellige stoffresponser som Kan ikke forutsies dersom preklinisk testing er begrenset til mannlige mus.

Denne måneden annonserte National Institutes of Health (NIH) at dette kjønnsforskjellen i musforsøk må avsluttes, og at nye retningslinjer for kjønnsvalg av dyr i forskning vil bli avduket i oktober.

Er dyreforsøk snart for å bli en ting fra fortiden?

Rapporter av feil i musemodellen legger til kritikk fra enkelte forskere og dyrerettighetsgrupper at dyreforsøk - i tillegg til å presentere etiske problemer over behandling av dyr - er en upålitelig vitenskap.

I fjor, Populærvitenskap Løp et stykke som hevder at 90% av legemidlene som passerer dyreforsøk, feiler senere i menneskelige forsøk (Ressurs ikke lenger tilgjengelig på www.popsci.com) Som et direkte resultat av genetiske forskjeller mellom arter. Artikkelen citerte også en fremvoksende trend i bruk av menneskelige celler som en del av toksikologi tester, snarere enn dyr, som et tegn på at menneskespesifikke studier snart kan erstatte dyremodeller.

Noen rapporter tyder på at 90% av legemidlene som passerer dyreforsøk, svikter i menneskelige studier som følge av genetiske forskjeller mellom arter.

"Det er mange grunner til at den forenklede påstanden om at 90% av legemidlene som passerer dyreforsøk mislykkes i menneskelige forsøk, ikke holder opp til granskning," forteller professor Ruth Arkell fra Australian National University, som har skrevet mye om musforsøk tidligere. Oss. "En ny fremgang er at vår begrensede kunnskap om menneskers sykdom tidligere har ført til at pasientene grupperes sammen for kliniske studier på upassende måter."

Prof. Arkell forklarer at i kreftforsøk, for eksempel, kreft som nå er kjent for å være av forskjellige klasser, ble klumpet sammen, noe som medførte at manipulerte mus ville reagere positivt på narkotikabehandlinger rettet mot visse mekanismer forskerne så på, men disse stoffene ville ikke Være gunstig for mennesker. Problemet er en av vitenskapelig feilklassifisering snarere enn et problem med musemodellen, per se.

I 2012 annonserte NIH at de ville avvikle eksperimenter på sjimpanser. USA er en av kun to land i verden (den andre er Gabon) som fortsatt eksperimenterer med sjimpanser - et dyr som mennesker deler like under 99% av DNA med. Dette har ført til håp fra noen av en mer generell flytting fra dyreforsøk, da nye teknologiske nyvinninger fremstår som profetiske for å muliggjøre høyere klinisk nøyaktighet uten et tilknyttet etisk dilemma.

Foreslåtte alternativer til dyreforsøk har generert intens spekulasjon nylig. Disse inkluderer potensialet for testing på menneskelige organer som vokser i et laboratorium fra stamceller, som den kunstige huden avdekket i forrige måned av et lag fra King's College London i Storbritannia.

"Bruk av dyr til testing er svært kostbart og gir i mange tilfeller ikke relevante resultater som kan ekstrapoleres trygt på mennesker," sa Dr. Dusko Ilic, som medførte det kunstige hudprosjektet, fortalte Medical-Diag.com .

"Vår modell kan genereres fra induserte pluripotente stamceller i ubegrenset antall, og alle enheter er genetisk identiske, noe som kan gjøre sammenligningen lettere og mindre utsatt for feil," forklarer Dr. Ilic, og legger til at stamceller kan genereres fra personer med hud Sykdom, som gjør at nye stoffer kan testes på sykdomspesifikke celler i den resulterende epidermis.

En annen mye hyped utvikling kommer i form av "biochips" pionerer av Harvards Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering. Disse enhetene etterligner funksjonene til menneskelige organer, som lungene, hjertet, nyre og tarm. Hver "chip" er en kombinasjon av levende menneskelige celler og mikrofluidisk teknologi.

Det farmasøytiske selskapet AstraZeneca har samarbeidet med Wyss om å bruke flisene i narkotikaforsøk, og NIH, FDA og US Defense Advanced Research Projects Agency har investert $ 150 millioner for å øke utviklingen av chipsene.

Medical-Diag.com Snakket med Michael Renard fra Organovo Inc., et selskap som pionerer bruken av "bioprinting". Organovo utvikler en rekke humane vevssykdomsmodeller for medisinsk testing og medisinsk forskning.

Deres striper av bioprinted levervev - designet for å replikere den cellulære arkitekturen av naturlig vev - sies å beholde orgellignende funksjoner i opptil 40 dager, et gjennombrudd som noen har beskrevet som en milepæl i toksikologisk testing.

Selv om Renard understreket at hensikten med organovos bioprinting ikke er å erstatte dyreforsøk, hadde han dette å si om fordelene ved forskning av det menneskespesifikke vevet som tilbys av selskapet:

Funksjonelle humane vevsmodeller holder løftet om å legge til spesifikk human informasjon på en medisinsk kandidat, generering av data fra et kontrollert all menneskelig mikromiljø på et nivå av kompleksitet som etterligner in vivo menneskelig vevsammensetning og oppførsel.

Hensikten med en hvilken som helst ny modell som er introdusert til legemiddeloppdagingsprosessen er å forbedre prediktiv verdi og translasjonsvitenskap mellom det som observeres i laboratoriet og hva som observeres i menneskelige studier og menneskelig behandling.

Hvorvidt disse nye teknologiene vil redusere vitenskapens behov for dyremodeller, er fortsatt å se. Testing av narkotika hos mus og andre dyr tillater forskere å observere hvordan et stoff virker sammen med et komplett sirkulasjonssystem, inkludert effekten det kan ha på ulike organer som det pumpes rundt en levende kropp - en fordel at disse modulære systemene for tiden ikke er i stand til Å konkurrere med.

Sikkert, med nye linjer med laboratoriemus som blir produsert i stadig økende tempo, ser det ut til at - for bedre eller verre - er musen sannsynlig å forbli en fixtur av laboratorier i noen tid.

Roxette - It Must Have Been Love (Video Medisinsk Og Faglig 2021).

§ Problemer På Medisin: Medisinsk praksis