Почему именно мыши и крысы
Лабораторные мыши и крысы — неотъемлемая часть биомедицинских исследований. От тестирования новых лекарств до изучения механизмов заболеваний — грызуны играют ключевую роль в научных открытиях. Крысы и мыши подходят для такой работы благодаря генетическому сходству с человеком, удобству разведения и возможностям генетической модификации.
Генетическая схожесть с человеком
Одной из главных причин, по которой мыши и крысы так популярны среди ученых, является их высокая степень генетической схожести с людьми. Более 95% генов мыши совпадают с человеческими. Это позволяет моделировать многие человеческие заболевания, от рака до диабета, и получать данные, которые можно экстраполировать на людей.
Быстрое размножение и короткий жизненный цикл
Мыши и крысы быстро размножаются, а продолжительность их жизни составляет полтора-три года. Это позволяет в относительно короткие сроки проводить исследования, охватывающие несколько поколений, что особенно важно при изучении наследственных заболеваний, влияния окружающей среды на развитие патологии или анализе долгосрочных эффектов препаратов.
Простота содержания и экономичность
Крысы и мыши небольшие по размеру, не требуют сложных условий содержания и сравнительно недорогие в уходе. Это делает их особенно удобными для масштабных экспериментов, в которых участвуют десятки или даже сотни особей.
Понятный геном
Полная расшифровка генома (это совокупность наследственного материала одной клетки, который включает в себя все гены организма) мыши была завершена в 2002 году, а генома крысы — в 2004 году. При этом человеческий геном на 92% расшифровали в 2001 году, а полностью эта работа закончилась только в 2022 году.
Наличие этих данных в сочетании с молекулярно-генетическими технологиями дало ученым возможность «выключать» или «включать» отдельные гены в определенные моменты развития или в отдельных тканях у мышей и крыс. Это позволяет моделировать различные патологии.
Предсказуемость поведенческих реакций
Поведение мышей и крыс хорошо описано и стандартизировано. Это позволяет проводить когнитивные, поведенческие и неврологические исследования, а также тестировать лекарства, влияющие на психику и нервную систему.
Мыши против крыс
Хотя мыши лидируют в молекулярных исследованиях, крысы остаются золотым стандартом для токсикологических исследований, изучения сердечно-сосудистой системы, а также поведенческих тестов. Их больший размер упрощает хирургические манипуляции и взятие образцов тканей, а социальное поведение максимально коррелирует с человеческим. Они коммуницируют с помощью звуковых сигналов и обонятельных меток, а также демонстрируют элементы эмпатии, например помогают сородичам в стрессовых ситуациях.
История использования
Первые крысы, которых одомашнили специально для науки, появились в Wistar Institute в Филадельфии уже в 1906 году. Тогда была выведена колония животных, которые отличались хорошей плодовитостью и выносливостью. В течение первой половины ХХ века этих грызунов стали выводить в лабораториях мира.
В самом начале XX века интерес к лабораторным мышам был любительским: энтузиасты разводили декоративных особей для домашних питомцев и выставок. Прорывным этапом стал 1909 год, когда студент-аспирант Кларенс Кук Литтл начал целенаправленно отбирать наиболее здоровых грызунов для опытов.
В 1929 году Литтл основал The Jackson Laboratory («Лаборатория Джексона») в Бар-Харборе в США, цель которой заключалась в том, чтобы упростить разведение и распространение стандартизированных линий мышей. Лаборатория быстро стала мировым центром по созданию и поддержке генетических моделей мышей: здесь хранились и размножались штаммы для изучения наследственных болезней, борьбы с раком и анализа иммунной системы. Этот пример послужил образцом для многих других учреждений по всему миру.
Каких еще животных используют в научных исследованиях
Хотя мыши и крысы — самые распространенные лабораторные животные, ученые проводят опыты и на других видах в зависимости от целей эксперимента.
Обезьяны
Приматы, особенно макаки и шимпанзе, используются в исследованиях, требующих максимальной физиологической и поведенческой схожести объекта с человеком. Они играют важную роль в нейронауке, вакцинологии (например, при разработке прививок от ВИЧ или COVID-19), а также в изучении болезней, не поддающихся моделированию у грызунов. Однако исследования на приматах являются одними из самых этически спорных и дорогих, что ограничивает их использование. Это связано с высокой когнитивной и эмоциональной сложностью приматов: они обладают развитой социальной структурой, способностью к сложному общению и насыщенной эмоциональной жизнью, что делает их более уязвимыми к стрессу в условиях эксперимента, чем мышей и крыс.
Свиньи
Анатомия и физиология свиней во многом похожа на человеческую, особенно в отношении сердечно-сосудистой системы и кожи. Их используют в трансплантологии (например, при разработке и пересадке искусственных органов), а также в ксенотрансплантации (пересадка органов животных человеку) и фармацевтических тестированиях.
Рыбы данио-рерио
Эти маленькие пресноводные рыбки стали настоящей революцией в биологии. Они прозрачны на стадии эмбриона, что позволяет наблюдать за развитием органов в реальном времени. Их геном расшифрован, и известно множество линий мутации. Кроме того, у них высокая скорость размножения. Они особенно полезны при исследованиях в области онкологии, регенерации тканей и токсикологии.
Кролики
Кролики традиционно используются в офтальмологии, дерматологии и в исследованиях иммунной системы. Они производят большое количество антител (белки, которые циркулируют в плазме крови, их вырабатывает иммунитет, когда сталкивается с новым патогеном или вирусом), которые важны для диагностики вирусов, бактерий, гормональных показателей и маркеров рака.
Этические вопросы и регуляция
Использование животных в науке строго регулируется. Во многих странах действуют законы, предписывающие проведение экспериментов в соответствии с принципами 3R:
- Replacement (замещение) — стремление заменить животных альтернативными методами, если это возможно;
- Reduction (сокращение) — снижение количества используемых животных;
- Refinement (совершенствование) — улучшение условий содержания и методов, чтобы минимизировать страдания животных.
В России работу с подопытными животными регулирует ряд стандартов ГОСТ и ведомственных актов. Они основаны на международных соглашениях.
Научные учреждения в ЕС, США, Канаде, Великобритании и Японии обязаны получать разрешение на использование животных, а представители этических комитетов лабораторий проводят экспертизу на 3R для экспериментов с животными. В России аналогичная экспертиза проводится на уровне локальных этических комитетов. Кроме того, увеличивается использование альтернатив — органоиды (выращенные в лабораторных условиях копии органов), компьютерное моделирование и другие технологии постепенно начинают дополнять и заменять эксперименты на животных.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.