Die Maus: der beste Freund des Wissenschaftlers

Sie machen mindestens in der Hälfte der Artikel einen Gastauftritt Medizinische Nachrichten heute. Sie sind verantwortlich für viele der größten Durchbrüche in der Medizin, die unser Verständnis von Brustkrebs, Hirnverletzungen, Leukämie im Kindesalter, Mukoviszidose, Malaria, Multipler Sklerose, Tuberkulose und vielen anderen Krankheiten fördern.

Sicherlich kann der Beitrag der Maus zur Wissenschaft nicht unterschätzt werden. Aber was hält die Zukunft für diesen pelzigen Stapel im Labor?

Einige Quellen behaupten, dass die wissenschaftliche Forschung an Tieren seit mindestens 500 v. Chr. Praktiziert wurde. Königin Victoria - Monarchin des British Empire während des 19. Jahrhunderts - ist bemerkenswert, weil sie der erste prominente Anti-Vivisektions-Aktivist ist, und Gemälde aus dieser Zeit zeigen wissenschaftliche Forschung über Hunde.

Doch erst im frühen 20. Jahrhundert wandte sich die Wissenschaft der bescheidenen Maus zu.

"Die schicke Maus" betritt das Labor

Im Jahr 1902, eine Zeit der neuen Popularität für die "Phantasie Maus" - speziell gezüchtete Mäuse als Haustiere, anstatt Pantry Geißel - der frühe Genetiker William Ernest Castle führte die ausgefallene Maus zu seinem Labor an der Harvard University in Cambridge, MA.

Genetiker, die unter Castle arbeiteten, waren die ersten Wissenschaftler, die erkannten, wie genetisch homogene Inzuchtlinien von Mäusen einen enormen Einfluss auf das Studium der Genetik haben könnten. Sie begannen, Mäuse für diesen Zweck zu züchten, und viele der modernen Labortypen, die heute in Laboratorien verwendet werden - mit Namen wie B6, B10, C3H, CBA und BALB / c - lassen sich auf die von diesen Wissenschaftlern gezüchteten Linien zurückführen.

Castle 'Team war vor allem daran interessiert, die Mäuse zu nutzen, um eine genetische Grundlage für Krebs zu demonstrieren, aber ein wichtiger Vorteil der genetisch homogenen Mäuse war, dass sie unabhängigen Gruppen von Wissenschaftlern erlaubten, Experimente an demselben genetischen Material zum ersten Mal durchzuführen.

Nun könnte ein Team von Wissenschaftlern in einem Teil der Welt ihre Ergebnisse direkt mit einem anderen Team vergleichen, ohne dass ihre Ergebnisse durch die natürliche Variation der Tiere verfälscht werden.

Die California Biomedical Research Association behauptet, dass fast jeder medizinische Durchbruch in den letzten 100 Jahren als direktes Ergebnis der Tierforschung stattgefunden hat. Für das 20. Jahrhundert war jedoch nicht die Maus das bevorzugte Tiersubjekt der Medizin, sondern die Fruchtfliege und später - in den 1970er Jahren - der Spulwurm.

Die Abkehr von diesen Arten in wissenschaftliche Experimente an Mäusen wurde durch den Wunsch der Menschen angetrieben, sich selbst besser zu verstehen. In der gemeinsamen genetischen Abstammung, die das gesamte Tierleben auf unserem Planeten verbindet, wichen Fruchtfliegen und Rundwürmer vor etwa 570 Millionen Jahren von der Linie ab, die zu Säugetieren führte.

Die Divergenz in der Säugetierlinie zwischen Mäusen und Menschen war jedoch erst vor 60-100 Millionen Jahren relativ neu.

Warum Mäuse?

Mäuse und Menschen teilen etwa 97,5% ihrer Arbeits-DNA. Die Maus war das erste nicht-menschliche Säugetier, dessen Genom sequenziert wurde, was zeigte, dass es nur 21 Gene in der menschlichen DNA gibt, die kein direktes Gegenstück in der Maus-DNA haben, und nur 14 Gene, die für Mäuse einzigartig sind .

Die Forschung in den frühen 1990er Jahren legte sogar nahe, dass eine grobe Replik des menschlichen Genoms konstruiert werden könnte, indem das Mausgenom in 130-170 Stücke zerlegt und in einer anderen Reihenfolge wieder zusammengesetzt würde.

Ein Artikel von 2013 in Die Unterhaltung über die Rolle der Maus in der Wissenschaft des 21. Jahrhunderts definiert drei Hauptzwecke:

• Um das Verständnis der funktionellen Teile des Genoms zu erleichtern
• Als Modelle für das Studium der menschlichen Krankheit dienen
• Unterstützung bei der Entwicklung genombasierter Therapien für Erkrankungen des Menschen.

Die Autoren dieses Artikels sagen, der Hauptvorteil der Maus als Thema ist, dass, während menschliche Gesundheit durch eine Kombination unserer Gene und der Umgebung bestimmt wird - wo sogar eineiige Zwillinge unterschiedliche medizinische Geschichten über ihre Lebensdauern entwickeln werden - genetische Veränderungen können bei Labormäusen viel genauer definiert werden.

Labormäuse leben auch nur für 2 oder 3 Jahre und geben Forschern die Möglichkeit, die Auswirkungen von Behandlungen oder Genmanipulation über die gesamte Lebensdauer oder sogar über mehrere Generationen zu untersuchen, was bei menschlichen Probanden nicht möglich ist.

Wie können Mausversuche verbessert werden, um Menschenleben besser zu retten?

Vor kurzem waren Mäuse in den Schlagzeilen, da ihr Wert in medizinischen Studien neu debattiert wird.

Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, die die Labormethoden des 21. Jahrhunderts auf eine berüchtigte klinische Phase-2-Studie im Jahr 1993 anwandte, bei der fünf Menschen als Folge der Einnahme des Medikaments Fialuridin starben.

Fialuridin hatte zuvor präklinische toxikologische Tests an Mäusen, Ratten, Hunden und Primaten bestanden, bei denen keine toxischen Wirkungen auf die Leber berichtet wurden, und war für Tests am Menschen zugelassen. Wissenschaftler wissen jedoch nicht, dass der Mechanismus eines Nukleosidtransporters beim Menschen anders funktioniert als bei anderen Tieren. Folglich starben fünf Personen in der klinischen Studie an Leberversagen, und zwei weitere überlebten, benötigten jedoch Notfall-Lebertransplantationen.

Die Forscher hinter der neuen Studie wollten herausfinden, ob "chimäre Mäuse" die Hepatotoxizität von Fialuridin hätten nachweisen können, wenn sie in den ursprünglichen toxikologischen Tests für das Medikament verwendet worden wären. Chimäre Mäuse sind Mäuse, die einige menschliche Zellen haben. In diesem Fall hatten die Mäuse 90% ihrer Leberzellen durch menschliche Leberzellen ersetzt.

Die Forscher fanden heraus, dass die chimären Mäuse die gleichen Symptome zeigten wie die menschlichen Teilnehmer in der Studie von 1993. Wenn diese Mäuse in der präklinischen Testung für Fialuridin verwendet worden wären, wäre der menschliche Tod der klinischen Studie abgewendet worden.

Sprechen mit Medizinische Nachrichten heuteDer Studienautor Dr. Gary Peltz drängte die US-amerikanische Gesundheitsbehörde (FDA), diese Fortschritte bei der Arzneimittelbewertung besser zu berücksichtigen, um die Sicherheit zu erhöhen.

"Dieses Papier stellt einen Wendepunkt für das chimäre Mausfeld dar", sagte er uns. "Es liefert die erste klare Demonstration, dass Studien, die in chimären Mäusen durchgeführt wurden, die Arzneimittelsicherheit verbessern könnten, was in diesem Fall eine Tragödie verhindert hätte, die durch eine humanspezifische Drogentoxizität verursacht wurde."

Menschliche Krankheitsformen von Genen können auch in das Mausgenom eingefügt werden, um spezifische Aspekte von Alzheimer, Fettleibigkeit, Diabetes, Blutdefekten, Immunproblemen, Nierenerkrankungen, Krebs, neurologischen Störungen und vielen anderen Bedingungen zu replizieren. Organisationen wie das australische Phenomics Network sammeln derzeit eine Sammlung von Mäusen, die das gesamte Spektrum genetischer Variationen darstellen, die Krankheiten beim Menschen verursachen.

Darüber hinaus versucht derzeit ein großes koordiniertes internationales Projekt, jedes Gen des Mausgenoms zu unterbrechen, um die Auswirkungen jeder Störung zu dokumentieren und deren Konsequenzen für den Menschen zu bewerten.

Dr. Michael Dobbie vom australischen Phenomics Network erklärt die Vorteile dieses Projekts:

"Dieses Zeitalter der personalisierten Medizin mit präzisen Diagnosen und therapeutischen Interventionen kann nur dann Wirklichkeit werden, wenn hochauflösende Modellsysteme wie Mäuse zur Verfügung stehen, die so verändert wurden, dass sie den Krankheitszustand individuell genau nachbilden. Der verlockende Traum eines medizinisch relevanten "Avatars" ist nun in greifbare Nähe gerückt und die leistungsfähige genetische Toolbox der Maus ist der geradeste Weg zu diesem Ziel. "

Obwohl große Forschungsprojekte wie diese auf eine lange Zukunft für die Maus in der medizinischen Forschung hinweisen, haben andere neue Studien Fallibilitäten im Mausmodell gefunden.

Am überraschendsten ist vielleicht die jüngste Enthüllung, dass die Ergebnisse von Mausversuchen durch das Geschlecht der Forscher verfälscht werden können. Eine Studie von Forschern der McGill Universität in Montreal, Kanada, bestätigte, was einige anekdotische Beweise nahelegten - dass Labormäuse und Ratten in Gegenwart von männlichen - aber nicht weiblichen - Forschern gestresst würden, was die Ergebnisse verfälschen könnte.

Ein anderes Argument hat sich vor kurzem in Bezug auf die Versuche von Männern und Frauen, diesmal in Bezug auf die Präferenz der Wissenschaft für die Verwendung von vorwiegend männlichen Mäusen in Laborexperimenten, entzündet. Herkömmlicherweise wurde der Östruszyklus weiblicher Mäuse so wahrgenommen, dass er die Ergebnisse der Forschung in einer Art und Weise verwechselt, für die er schwer zu kontrollieren ist, so dass etwa fünfmal so viele männliche Mäuse in Experimenten als weibliche Mäuse verwendet werden.

Diese Annahme wurde nun jedoch erfolgreich von Wissenschaftlern und feministischen Gruppen in Frage gestellt, die darauf hinweisen, dass Frauen - anstatt einfach nur eine Variation von Männern zu sein - Medikamente mit unterschiedlichen Raten zu männlichen Patienten verstoffwechseln können, was möglicherweise sehr unterschiedliche Arzneimittelreaktionen hervorruft kann nicht vorhergesagt werden, wenn präklinische Tests auf männliche Mäuse beschränkt sind.

In diesem Monat haben die National Institutes of Health (NIH) angekündigt, dass diese geschlechtsspezifische Verzerrung bei Maus-Studien beendet werden muss und dass im Oktober neue Richtlinien für die geschlechtsspezifische Auswahl von Tieren in der Forschung vorgestellt werden.

Werden Tierversuche bald der Vergangenheit angehören?

Berichte über Fehler im Mausmodell tragen zu der Kritik einiger Wissenschaftler und Tierrechtsgruppen bei, dass Tierversuche - neben der Darstellung ethischer Probleme in Bezug auf die Behandlung von Tieren - eine unzuverlässige Wissenschaft sind.

Letztes Jahr, Populärwissenschaft Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...0/index.html In einem Artikel wurde behauptet, dass 90% der Medikamente, die Tierversuche bestehen, in Versuchen an Menschen versagen (Ressource nicht mehr verfügbar unter www.popsci.com) als direkte Folge der genetischen Unterschiede zwischen den Arten. Der Artikel zitiert auch einen aufkommenden Trend in der Verwendung von menschlichen Zellen im Rahmen von toxikologischen Tests, anstelle von Tieren, als ein Zeichen dafür, dass menschliche Studien bald Tiermodelle ersetzen können.

"Es gibt viele Gründe, warum die simple Behauptung, dass 90% der Arzneimittel, die Tierversuche bestehen, in Studien am Menschen versagt, nicht der Prüfung standhält", sagte Prof. Ruth Arkell von der Australian National University, die ausführlich über Mausversuche geschrieben hat uns. "Eine neu aufkommende Erkenntnis ist, dass unser begrenztes Wissen über menschliche Krankheiten in der Vergangenheit dazu geführt hat, dass Patienten für unangemessene klinische Studien gruppiert wurden."

Prof. Arkell erklärt, dass bei Krebserkrankungen zum Beispiel Krebsarten, die bekanntermaßen verschiedenen Klassen angehören, zusammengeschmolzen werden, was bedeutet, dass gentechnisch veränderte Mäuse positiv auf bestimmte Medikamente reagieren, die auf bestimmte Mechanismen abzielen, die die Wissenschaftler betrachten, aber diese Medikamente nicht in menschlichen Subjekten von Vorteil sein. Das Problem ist eher eine wissenschaftliche Fehlklassifikation als ein Problem mit dem Mausmodell an sich.

Im Jahr 2012 gab die NIH bekannt, dass sie Experimente an Schimpansen auslaufen lassen würden. Die USA sind eines von nur zwei Ländern der Welt (das andere ist Gabun), die immer noch an Schimpansen experimentieren - ein Tier, mit dem Menschen knapp 99% unserer DNA teilen. Dies hat zu der Hoffnung geführt, dass eine generelle Abkehr von Tierversuchen mit dem Aufkommen neuer technologischer Innovationen einhergeht, die eine höhere klinische Genauigkeit ermöglichen, ohne dass ein ethisches Dilemma besteht.

Vorgeschlagene Alternativen zu Tierversuchen haben in letzter Zeit intensive Spekulationen ausgelöst.Dazu gehört das Potenzial für Tests an menschlichen Organen, die in einem Labor aus Stammzellen gezüchtet werden, wie die künstliche Haut, die letzten Monat von einem Team des King's College London in Großbritannien vorgestellt wurde.

"Die Verwendung von Tieren zu Testzwecken ist sehr kostenintensiv und liefert in vielen Fällen keine relevanten Ergebnisse, die sicher auf den Menschen übertragen werden können", sagte Dr. Dusko Ilic, der das künstliche Hautprojekt leitete Medizinische Nachrichten heute.

"Unser Modell kann aus induzierten pluripotenten Stammzellen in unbegrenzter Anzahl generiert werden und alle Einheiten sind genetisch identisch, was den Vergleich einfacher und weniger fehleranfällig macht", erklärt Dr. Ilic und fügt hinzu, dass die Stammzellen von Individuen mit Haut generiert werden können Krankheit, die es ermöglicht, neue Medikamente auf krankheitsspezifische Zellen in der resultierenden Epidermis zu testen.

Eine andere vielbeachtete Entwicklung kommt in Form der "Biochips", die von Harvards Wyss Institute for Biological Inspired Engineering entwickelt wurden. Diese Geräte ahmen die Funktionen von menschlichen Organen wie Lunge, Herz, Niere und Darm nach. Jeder "Chip" ist eine Kombination aus lebenden menschlichen Zellen und mikrofluidischer Technologie.

Das Pharmaunternehmen AstraZeneca hat sich mit Wyss zusammengeschlossen, um die Chips in Arzneimittelstudien zu verwenden, und die NIH, FDA und US Defense Advanced Research Projects Agency haben 150 Millionen US-Dollar investiert, um die Entwicklung der Chips zu beschleunigen.

Medizinische Nachrichten heute sprach mit Michael Renard von Organovo Inc., einem Unternehmen, das den Einsatz von "Bioprinting" vorantrieb. Organovo entwickelt eine Reihe von Modellen für menschliche Gewebekrankheiten für Drogentests und medizinische Forschung.

Ihre Streifen aus bioprintiertem Lebergewebe - entworfen, um die zelluläre Architektur von natürlichem Gewebe zu replizieren - sollen organähnliche Funktionen für bis zu 40 Tage beibehalten, ein Durchbruch, den einige als Meilenstein in toxikologischen Tests beschrieben haben.

Obwohl Renard betonte, dass Organovos Bioprinting nicht die Absicht habe, Tierversuche zu ersetzen, sagte er zu den Vorteilen, die das Unternehmen für die Forschung an menschlichem Gewebe bietet:

"Funktionale humane Gewebemodelle versprechen, spezifische menschliche Informationen zu einem Medikamentenkandidaten hinzuzufügen und Daten aus einer kontrollierten, gesamten menschlichen Mikroumgebung auf einem Komplexitätsniveau zu generieren, das die Zusammensetzung und das Verhalten des menschlichen Gewebes in vivo nachahmt.

Die Absicht jedes neuen Modells, das in den Prozess der Wirkstoffentwicklung eingeführt wird, ist die Verbesserung des Vorhersagewerts und der translationalen Wissenschaft zwischen dem, was im Labor beobachtet wird, und dem, was bei Versuchen am Menschen und bei der Behandlung von Menschen beobachtet wird. "

Ob diese neuen Technologien den Bedarf der Wissenschaft an Tiermodellen verringern werden, bleibt abzuwarten. Die Untersuchung von Drogen an Mäusen und anderen Tieren ermöglicht es Wissenschaftlern zu beobachten, wie ein Medikament mit einem kompletten Kreislaufsystem interagiert, einschließlich der Wirkung auf verschiedene Organe, wenn es um einen lebenden Körper gepumpt wird - ein Vorteil, den diese modularen Systeme derzeit nicht bieten können Mit jmd. konkurrieren.

Mit neuen Linien von Labormäusen, die immer schneller produziert werden, scheint es, dass die Maus für lange Zeit wahrscheinlich ein fester Bestandteil der Labore bleiben wird.

Singende Mäuse können Hinweise auf menschliche Sprachstörungen geben

Forscher untersuchen derzeit singende Mäuse, um Einblicke in ihr einzigartiges Verhalten zu gewinnen, in der Hoffnung, Gene zu identifizieren, die beim Menschen Sprachstörungen verursachen. Das Forschungsteam des Texas Advanced Computing Centers (TACC) an der University of Texas in Austin analysiert die Gene der singenden Mäuse (scotinomys teguina), die aus Wäldern in den Bergen Costa Ricas stammen.

(Health)

Lösungsmittel Exposition bei der Arbeit erhöht das Risiko von Geburtsschäden im Nachwuchs

Kinder von Müttern, die während der Schwangerschaft an ihrem Arbeitsplatz organischen Lösungsmitteln ausgesetzt waren, haben häufiger einen Herzfehler bei der Geburt, sagen Forscher. Die Studie, veröffentlicht in Arbeits-und Umweltmedizin, bewertet die Höhe der Arbeitsplatzbelastung mit organischen Lösungsmitteln in 5.000 Frauen aus den Vereinigten Staaten von einem Monat vor der Konzeption bis zu den ersten drei Monaten der Schwangerschaft.

(Health)