Мышь: лучший друг ученых

Мышь помогла совершить большинство крупнейших прорывов в медицине, улучшив наше понимание рака груди, повреждений мозга, детской лейкемии, муковисцидоза, малярии, рассеянного склероза, туберкулеза и многих других заболеваний.

Ученые не могут недооценивать роль мышиного рода в прогрессе человечества. Но что готовит будущее для этих пушистых созданий в лабораториях?

Некоторые источники указывают, что научные исследования на животных проводятся как минимум с 500 года до н.э.

Королева Виктория, правившая Британской Империей в 19 столетии, считается первой знаменитой персоной, начавшей кампанию против вивисекции. Иллюстрации той эпохи свидетельствуют, что главным объектом ученых тогда служили собаки.
Мышка входит в историю
В начале 20 века внимание науки привлекли мыши. В 1902 году, в период большой популярности мышей в качестве домашних питомцев, генетик Уильям Эрнест Кастл (William Ernest Castle) привез домашнюю мышь в свою лабораторию при Гарвардском университете.

Генетики, работавшие под началом Кастла, стали первыми учеными, которые поняли, как генетически гомогенные линии мышей могут повлиять на развитие науки о наследственности. Они начали разводить мышей для своих исследований. Многие линии мышей, которые сегодня обитают в лабораториях США и других стран - B6, B10, C3H, CBA, BALB/c – берут начало именно от грызунов, выведенных этими учеными.

Команда Кастла заинтересовалась использованием мышей для изучения генетических основ рака, но главным преимуществом грызунов было то, что впервые независимые группы ученых могли проводить свои опыты с генетически одинаковыми животными.

Теперь ученые из разных частей света могут напрямую сравнивать свои результаты, не делая поправку на генетические различия своих лабораторных животных.

Калифорнийская ассоциация биомедицинских исследований утверждает, что почти каждый медицинский прорыв за последние 100 лет был связан с использованием лабораторных животных. Интересно, что на протяжении 20 века мышь не всегда была любимым животным ученых. Сперва ученые широко использовали плодовую мушку, а с 1970-х годов – круглых червей.

Но чтобы эксперименты были максимально применимы к человеку, лабораторное животное должно быть как можно более похожим на него. В генетическом плане фруктовые мушки и круглые черви отделились от линии наших предков (млекопитающих) около 570 миллионов лет назад. А вот отделение линии грызунов произошло 60-100 миллионов лет назад, поэтому мы так похожи с этими существами.
Почему мышь?
Мышь и человек имеют 97,5% общей ДНК. Мышь была первым млекопитающим после человека, чью ДНК удалось полностью секвенировать. Тогда оказалось, что только 21 ген у мыши не имеет какого-либо аналога в ДНК человека, и только 14 генов мыши являются абсолютно уникальными.

Исследования начала 1990-х годов говорят нам о том, что грубую копию человеческого генома можно сконструировать, если разбить геном мыши на 130-170 частей и расположить их в другом порядке.

Ученые в 21 веке могут использовать мышь для решения таких задач:

•Помочь лучше понять функциональные части генома человека.
•Создавать и изучать модели развития заболеваний человека.
•Разрабатывать генную терапию для заболеваний человека.
Исследователи говорят, что у любого человека здоровье определяется комбинацией наших генов и воздействием окружающей среды. Даже генетически идентичные близнецы со временем будут иметь разные истории болезни. При этом на мышах можно проводить гораздо более точные медицинские эксперименты.

Лабораторная мышь живет всего 2-3 года, что дает исследователям возможность изучить эффекты лечения или генетических манипуляций на протяжении всей жизни организма, или даже нескольких поколений. Это практически невозможно при исследованиях на людях.
Как эксперименты на мышах спасают жизни?
Стоит напомнить о малоизвестном клиническом испытании фазы II 1993 года, во время которого 5 пациентов-добровольцев умерли в результате приема экспериментального препарата фиалуридина (fialuridine).

Фиалуридин перед этим прошел доклинические токсикологические тесты на мышах, крысах, собаках и приматах. Но о токсических эффектах препарата на печень не сообщалось, и фиалуридин был одобрен для испытания на добровольцах.

Неизвестный тогда ученым механизм транспорта нуклеозидов работал по-разному у человека и у животных. В результате этого недочета 5 человек из группы добровольцев умерли от печеночной недостаточности, а двум выжившим потребовалась трансплантация печени.

Через много лет исследователи решили проверить, может ли «химерная мышь» идентифицировать гепатотоксичность фиалуридина, что позволило бы использовать ее в токсикологических тестах. Химерные мыши – это мыши, которые имеют часть человеческих клеток. В данном случае химерным мышам 90% печеночных клеток заменили человеческими.

Исследователи обнаружили, что у мышей с человеческими гепатоцитами при приеме фиалуридина развивались те же симптомы, что и у скончавшихся добровольцев в 1993 году. Если бы тогда этих грызунов использовали в токсикологических тестах, человеческих смертей удалось бы избежать.

Патологические человеческие гены можно ввести в геном мыши, чтобы подробнее изучать отдельные аспекты таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, ожирение, диабет, аутоиммунные и гематологические болезни, рак, неврологические болезни и почечная недостаточность.

Хотя на данный момент в большинстве крупных исследовательских проектов предвидится использование мышей, некоторые ученые находят недостатки в мышиной модели и предлагают обдумать ее замену в будущем.

Наиболее неожиданным, почти анекдотичным стало открытие канадских ученых. Сотрудники Университета Макгилла в Канаде обнаружили, что на результаты тестов на лабораторных мышах может повлиять… пол исследователей. Оказалось, что у мышей и крыс в присутствии исследователей-мужчин (но не женщин!) развивается стресс, который может сказаться на результатах работы.
Исследования на животных уйдут в прошлое?
Отчеты об ошибках в экспериментах на грызунах подхватываются многочисленными критиками и борцами за права животных. Все это заставляет задумываться о новых, более совершенных и этичных моделях для медицинских исследований.

В 2013 году издание Popular Science заявило, что 90% препаратов, которые прошли тестирование на животных, в дальнейшем проваливают во время клинических испытаний на людях. Как заявляют авторы, это – прямой результат генетических различий между видами. Издание подчеркивало необходимость скорейшего введения в эксперименты человеческих клеток вместо лабораторных животных.

Ученые объясняют, что при экспериментах с раком, например, клетки опухолей у лабораторных мышей могут поддаваться лечению экспериментальным препаратом, в то время как эти же препараты, нацеленные на те же самые механизмы, могут не сработать у человека. Это может быть как проблемой различий в клеточных механизмах, так и проблемой неправильной классификации опухолевых клеток.

В 2012 году Национальный институт здоровья США анонсировал отказ от экспериментов на шимпанзе. Соединенные Штаты – одна из двух стран в мире (наряду с Габоном), где все еще практикуют медицинские эксперименты с этими приматами. Шимпанзе имеют с человеком почти 99% общей ДНК.

Это решение дает надежду, что наука постепенно перейдет от использования животных к новым, более эффективным и более гуманным методам исследований.

medbe.ru