Model organisme - Model organism

Drosophila melanogaster , et af de mest berømte emner for genetiske eksperimenter
Saccharomyces cerevisiae , en af ​​de mest intensivt studerede eukaryote modelorganismer inden for molekylær og cellebiologi

En modelorganisme (ofte forkortet til model ) er en ikke-menneskelig art, der er omfattende undersøgt for at forstå bestemte biologiske fænomener, med forventning om, at opdagelser foretaget i modelorganismen vil give indsigt i andre organismer. Modelorganismer bruges i vid udstrækning til forskning i menneskelig sygdom, når eksperimentering af mennesker ville være umuligt eller uetisk . Denne strategi gøres mulig ved den fælles afstamning af alle levende organismer og bevarelsen af metaboliske og udviklingsmæssige veje og genetisk materiale i løbet af evolutionen .

At studere modelorganismer kan være informativt, men der skal udvises forsigtighed ved generalisering fra en organisme til en anden.

Ved forskning i menneskelig sygdom giver modelorganismer mulighed for bedre at forstå sygdomsprocessen uden den ekstra risiko for at skade et egentligt menneske. De valgte arter vil normalt opfylde en bestemt taksonomisk ækvivalens for mennesker for at reagere på sygdom eller behandling på en måde, der ligner menneskelig fysiologi efter behov. Selvom biologisk aktivitet i en modelorganisme ikke sikrer en effekt hos mennesker, udvikles mange lægemidler, behandlinger og kure mod menneskelige sygdomme delvist med vejledning af dyremodeller. Der er tre hovedtyper af sygdomsmodeller: homologe, isomorfe og forudsigende. Homologe dyr har de samme årsager, symptomer og behandlingsmuligheder som mennesker, der har den samme sygdom. Isomorfe dyr deler de samme symptomer og behandlinger. Forudsigelsesmodeller ligner kun en bestemt menneskelig sygdom i et par aspekter, men er nyttige til at isolere og forudsige mekanismer for et sæt sygdomstræk.

Historie

Brugen af ​​dyr i forskning går tilbage til det antikke Grækenland , med Aristoteles (384-322 fvt.) Og Erasistratus (304-258 fvt.) Blandt de første, der udførte forsøg på levende dyr. Opdagelser i det 18. og 19. århundrede omfattede Antoine Lavoisiers brug af et marsvin i et kalorimeter for at bevise, at åndedræt var en form for forbrænding, og Louis Pasteurs demonstration af kimteorien om sygdom i 1880'erne ved hjælp af miltbrand hos får.

Forskning ved hjælp af dyremodeller har været central for mange af resultaterne af moderne medicin. Det har bidraget med størstedelen af ​​den grundlæggende viden inden for områder som menneskelig fysiologi og biokemi og har spillet betydelige roller inden for områder som neurovidenskab og infektionssygdom . For eksempel har resultaterne omfattet nærliggende udryddelse af polio og udviklingen af organtransplantation og gavnet både mennesker og dyr. Fra 1910 til 1927 identificerede Thomas Hunt Morgans arbejde med frugtfluen Drosophila melanogaster kromosomer som arvvektor for gener. Drosophila blev en af ​​de første, og i nogen tid de mest anvendte, modelorganismer, og Eric Kandel skrev, at Morgans opdagelser "hjalp med at omdanne biologi til en eksperimentel videnskab." D. melanogaster er fortsat en af ​​de mest anvendte eukaryote modelorganismer. I samme periode førte undersøgelser af musegenetik i laboratoriet på William Ernest Castle i samarbejde med Abbie Lathrop til dannelse af DBA ("fortyndet, brun og ikke-agouti") indavlet musestamme og den systematiske generation af andre indavlede stammer . Musen er siden blevet brugt i vid udstrækning som modelorganisme og er forbundet med mange vigtige biologiske opdagelser i det 20. og 21. århundrede.

I slutningen af ​​1800 -tallet isolerede Emil von Behring difteritoksinet og demonstrerede dets virkninger hos marsvin. Han udviklede et antitoksin mod difteri hos dyr og derefter hos mennesker, hvilket resulterede i de moderne immuniseringsmetoder og i høj grad sluttede difteri som en truende sygdom. Difteria -antitoksinet mindes berømt i Iditarod -løbet, der er modelleret efter levering af antitoxin i serumløbet fra 1925 til Nome . Dyrestudiernes succes med at producere difteria antitoxin er også blevet tilskrevet som en årsag til faldet i begyndelsen af ​​det 20. århundredes modstand mod dyreforsøg i USA.

Efterfølgende forskning i modelorganismer førte til yderligere medicinske fremskridt, såsom Frederick Bantings forskning i hunde, som fastslog, at isolaterne fra bugspytkirteludskillelse kunne bruges til behandling af hunde med diabetes . Dette førte til opdagelsen af insulin i 1922 (med John Macleod ) og dets anvendelse til behandling af diabetes, som tidligere havde betydet døden. John Cades forskning i marsvin opdagede de antikonvulsive egenskaber ved lithiumsalte, som revolutionerede behandlingen af bipolar lidelse og erstattede de tidligere behandlinger af lobotomi eller elektrokonvulsiv terapi. Moderne generelle bedøvelsesmidler, såsom halothan og beslægtede forbindelser, blev også udviklet gennem undersøgelser af modelorganismer og er nødvendige for moderne, komplekse kirurgiske operationer.

I 1940'erne brugte Jonas Salk studier af rhesusaber til at isolere de mest virulente former for poliovirus , hvilket førte til hans oprettelse af en poliovaccine . Vaccinen, som blev offentliggjort i 1955, reducerede forekomsten af ​​polio 15 gange i USA i løbet af de følgende fem år. Albert Sabin forbedrede vaccinen ved at føre polioviruset gennem dyreværter, herunder aber; Sabin -vaccinen blev produceret til masseforbrug i 1963 og havde praktisk talt udryddet polio i USA i 1965. Det er blevet anslået, at udvikling og produktion af vaccinerne krævede brug af 100.000 rhesusaber, med 65 doser vaccine produceret fra hver abe . Sabin skrev i 1992: "Uden brug af dyr og mennesker ville det have været umuligt at erhverve den vigtige viden, der er nødvendig for at forhindre megen lidelse og for tidlig død, ikke kun blandt mennesker, men også blandt dyr."

Andre medicinske fremskridt og behandlinger fra det 20. århundrede, der var baseret på forskning udført i dyr, omfatter organtransplantationsteknikker , hjerte-lunge-maskinen, antibiotika og kighoste- vaccinen. Behandlinger mod dyresygdomme er også blevet udviklet, herunder for rabies , miltbrand , kirtler , feline immundefektvirus (FIV), tuberkulose , Texas kvægfeber, klassisk svinepest (hog kolera), hjerteorm og andre parasitære infektioner . Dyreforsøg er fortsat påkrævet til biomedicinsk forskning og bruges med det formål at løse medicinske problemer såsom Alzheimers sygdom, AIDS, multipel sklerose, rygmarvsskade, mange hovedpine og andre tilstande, hvor der ikke er noget nyttigt in vitro -modelsystem ledig.

Udvælgelse

Modeller er de organismer med et væld af biologiske data, der gør dem attraktive at studere som eksempler på andre arter og/eller naturfænomener, der er sværere at studere direkte. Løbende forskning om disse organismer fokuserer på en lang række eksperimentelle teknikker og mål fra mange forskellige niveauer af biologi - fra økologi , adfærd og biomekanik , ned til den lille funktionelle skala af individuelle væv , organeller og proteiner . Forespørgsler om DNA'et i organismer klassificeres som genetiske modeller (med korte generationstider, såsom bananflue og rundorm orm), eksperimentelle modeller og genomiske parsimoni modeller, undersøge drejestilling i den evolutionære træ. Historisk set omfatter modelorganismer en håndfuld arter med omfattende genomiske forskningsdata, såsom NIH -modelorganismer.

Ofte vælges modelorganismer på grundlag af, at de er modtagelige for eksperimentel manipulation. Dette vil normalt omfatte egenskaber såsom kort livscyklus , teknikker til genetisk manipulation ( indavlede stammer, stamcellelinjer og metoder til transformation ) og ikke-specialiserede levekrav. Nogle gange letter genomarrangementet sekventeringen af ​​modelorganismens genom, for eksempel ved at være meget kompakt eller have en lav andel af uønsket DNA (f.eks. Gær , arabidopsis eller pufferfish ).

Når forskere leder efter en organisme, de skal bruge i deres undersøgelser, leder de efter flere træk. Blandt disse er størrelse, generationstid , tilgængelighed, manipulation, genetik, bevarelse af mekanismer og potentiel økonomisk fordel. Efterhånden som komparativ molekylærbiologi er blevet mere almindelig, har nogle forskere søgt modelorganismer fra et bredere sortiment af slægterlivets træ .

Fylogeni og genetisk relation

Den primære årsag til brugen af ​​modelorganismer i forskning er det evolutionære princip om, at alle organismer deler en vis grad af relation og genetisk lighed på grund af fælles aner . Undersøgelsen af ​​taksonomiske menneskelige slægtninge kan derfor give en masse information om mekanisme og sygdom i menneskekroppen, der kan være nyttig i medicin.

Forskellige fylogenetiske træer til hvirveldyr er blevet konstrueret ved hjælp af sammenlignende proteomik , genetik, genomik samt den geokemiske og fossile rekord. Disse estimater fortæller os, at mennesker og chimpanser sidst delte en fælles forfader for omkring 6 millioner år siden (mya). Som vores nærmeste slægtninge har chimpanser et stort potentiale til at fortælle os om sygdomsmekanismer (og hvilke gener der kan være ansvarlige for menneskelig intelligens). Imidlertid bruges chimpanser sjældent i forskning og er beskyttet mod meget invasive procedurer. Gnavere er de mest almindelige dyremodeller. Fylogenetiske træer anslår, at mennesker og gnavere sidst delte en fælles forfader ~ 80-100mya. På trods af denne fjerne splittelse har mennesker og gnavere langt flere ligheder end forskelle. Dette skyldes den relative stabilitet af store dele af genomet, hvilket gør brugen af ​​hvirveldyr specielt produktive.

Genomiske data bruges til at foretage tætte sammenligninger mellem arter og bestemme slægtskab. Som mennesker deler vi omkring 99% af vores genom med chimpanser (98,7% med bonoboer) og over 90% med musen. Med så meget af genomet bevaret på tværs af arter, er det relativt imponerende, at forskellene mellem mennesker og mus kan redegøres for i cirka seks tusinde gener (af ~ 30.000 i alt). Forskere har kunnet drage fordel af disse ligheder ved at generere eksperimentelle og forudsigelige modeller for menneskelig sygdom.

Brug

Der er mange modelorganismer. Et af de første modelsystemer for molekylærbiologi var bakterien Escherichia coli , en almindelig bestanddel af det menneskelige fordøjelsessystem. Flere af de bakterielle vira ( bakteriofag ), der inficerer E. coli , har også været meget nyttige til undersøgelse af genstruktur og genregulering (f.eks. Fag Lambda og T4 ). Det diskuteres imidlertid, om bakteriofager skal klassificeres som organismer, fordi de mangler metabolisme og afhænger af værtscellernes funktioner til formering.

I eukaryoter har flere gær, især Saccharomyces cerevisiae ("bagers" eller "spirende" gær) været meget udbredt inden for genetik og cellebiologi , hovedsageligt fordi de er hurtige og lette at dyrke. Den cellecyklus i en enkel gær er meget lig cellecyklussen i mennesker og reguleres af homologe proteiner. Frugten flyve Drosophila melanogaster er undersøgt, igen, fordi det er let at vokse i et dyr, har forskellige synlige medfødte egenskaber og har en polytene (kæmpe) kromosom i sine spytkirtler der kan undersøges under et lysmikroskop. De rundorm Caenorhabditis elegans er undersøgt, fordi det meget har defineret udviklingsmønstre involverer et fast antal celler, og det kan hurtigt analyseres for abnormiteter.

Sygdomsmodeller

Dyremodeller, der tjener til forskning, kan have en eksisterende, indavlet eller induceret sygdom eller skade, der ligner en menneskelig tilstand. Disse testbetingelser betegnes ofte som dyremodeller for sygdom . Brugen af ​​dyremodeller gør det muligt for forskere at undersøge sygdomstilstande på måder, der ville være utilgængelige for en menneskelig patient, og udføre procedurer på det ikke-menneskelige dyr, der indebærer et niveau af skade, der ikke ville blive anset for etisk at påføre et menneske.

De bedste sygdomsmodeller ligner i ætiologi (årsagsmekanisme) og fænotype (tegn og symptomer) den menneskelige ækvivalent. Imidlertid kan komplekse menneskelige sygdomme ofte forstås bedre i et forenklet system, hvor enkelte dele af sygdomsprocessen isoleres og undersøges. For eksempel kan adfærdsmæssige analoger af angst eller smerte hos forsøgsdyr bruges til at screene og teste nye lægemidler til behandling af disse tilstande hos mennesker. En undersøgelse fra 2000 viste, at dyremodeller stemte overens (sammenfaldende med sande positive og falske negativer) med menneskelig toksicitet i 71% af tilfældene, med 63% for nonrodents alene og 43% for gnavere alene.

I 1987 blev Davidson et al. foreslog, at udvælgelsen af ​​en dyremodel til forskning baseres på ni overvejelser. Disse omfatter "1) hensigtsmæssighed som en analog, 2) overførsel af oplysninger, 3) genetisk ensartethed af organismer, hvor det er relevant, 4) baggrundsviden om biologiske egenskaber, 5) omkostninger og tilgængelighed, 6) generaliserbarhed af resultaterne, 7) lethed af og tilpasningsevne til eksperimentel manipulation, 8) økologiske konsekvenser og 9) etiske implikationer. "

Dyremodeller kan klassificeres som homologe, isomorfe eller forudsigelige. Dyremodeller kan også mere bredt inddeles i fire kategorier: 1) eksperimentel, 2) spontan, 3) negativ, 4) forældreløs.

Eksperimentelle modeller er mest almindelige. Disse refererer til sygdomsmodeller, der ligner menneskelige tilstande i fænotype eller respons på behandling, men induceres kunstigt i laboratoriet. Nogle eksempler omfatter:

Spontane modeller refererer til sygdomme, der er analoge med menneskelige tilstande, der forekommer naturligt i det dyr, der undersøges. Disse modeller er sjældne, men informative. Negative modeller refererer hovedsageligt til kontroldyr, som er nyttige til validering af et eksperimentelt resultat. Forældreløse modeller refererer til sygdomme, for hvilke der ikke er nogen menneskelig analog, og som udelukkende forekommer hos de undersøgte arter.

Forøgelsen af ​​kendskabet til genomerne til ikke-menneskelige primater og andre pattedyr, der er genetisk tæt på mennesker, muliggør produktion af genetisk manipulerede dyrevæv, organer og endda dyrearter, der udtrykker menneskelige sygdomme, hvilket giver en mere robust model for menneskelige sygdomme i en dyremodel.

Dyremodeller observeret inden for videnskaberne psykologi og sociologi kaldes ofte dyremodeller for adfærd . Det er svært at bygge en dyremodel, der perfekt gengiver symptomerne på depression hos patienter. Depression, som andre psykiske lidelser , består af endofenotyper, der kan reproduceres uafhængigt og evalueres hos dyr. En ideel dyremodel giver mulighed for at forstå molekylære , genetiske og epigenetiske faktorer, der kan føre til depression. Ved at bruge dyremodeller kan de underliggende molekylære ændringer og årsagssammenhængen mellem genetiske eller miljømæssige ændringer og depression undersøges, hvilket ville give en bedre indsigt i depressionens patologi . Desuden er dyremodeller af depression uundværlige for at identificere nye terapier mod depression.

Vigtige modelorganismer

Modelorganismer er hentet fra alle tre livsområder såvel som vira . Den mest undersøgte prokaryote modelorganisme er Escherichia coli ( E. coli ), som er blevet intensivt undersøgt i over 60 år. Det er en almindelig, gram-negativ tarmbakterie, der let og billigt kan dyrkes og dyrkes i laboratorieindstillinger. Det er den mest anvendte organisme inden for molekylær genetik og er en vigtig art inden for bioteknologi og mikrobiologi , hvor den har fungeret som værtsorganisme for størstedelen af ​​arbejdet med rekombinant DNA .

Enkle model eukaryoter inkluderer bagergær ( Saccharomyces cerevisiae ) og fissionsgær ( Schizosaccharomyces pombe ), som begge deler mange karakterer med højere celler, herunder menneskers. For eksempel er mange celledelingsgener , der er kritiske for udviklingen af kræft, blevet opdaget i gær. Chlamydomonas reinhardtii , en encellede grønalger med velstuderet genetik, bruges til at studere fotosyntese og motilitet . C. reinhardtii har mange kendte og kortlagte mutanter og udtrykte sekvensmærker, og der er avancerede metoder til genetisk transformation og selektion af gener. Dictyostelium discoideum bruges i molekylærbiologi og genetik og studeres som et eksempel på cellekommunikation , differentiering og programmeret celledød .

Laboratorium mus , i vid udstrækning anvendes i medicinsk forskning

Blandt hvirvelløse dyr er frugtfluen Drosophila melanogaster berømt som genstand for genetiske eksperimenter af Thomas Hunt Morgan og andre. De rejses let i laboratoriet med hurtige generationer, høj fecundity , få kromosomer og let inducerede observerbare mutationer. De nematode Caenorhabditis elegans bruges til at forstå den genetiske styring af udvikling og fysiologi. Det blev først foreslået som en model for neuronal udvikling af Sydney Brenner i 1963 og er siden blevet udbredt i mange forskellige sammenhænge. C. elegans var den første multicellulære organisme, hvis genom var fuldstændigt sekventeret, og fra 2012 var den eneste organisme, der fik sit konnektom (neuronalt "ledningsdiagram") afsluttet.

Arabidopsis thaliana er i øjeblikket den mest populære modelplante. Dens lille statur og korte generationstid letter hurtige genetiske undersøgelser, og mange fænotypiske og biokemiske mutanter er blevet kortlagt. A. thaliana var den første plante, der fik sit genom sekvenseret .

Blandt hvirveldyr blev marsvin ( Cavia porcellus ) brugt af Robert Koch og andre tidlige bakteriologer som vært for bakterielle infektioner og blev et kodeord for "laboratoriedyr", men er mindre almindeligt anvendt i dag. Den klassiske model hvirveldyr er i øjeblikket musen ( Mus musculus ). Der findes mange indavlede stammer samt linjer udvalgt til bestemte træk, ofte af medicinsk interesse, f.eks. Kropsstørrelse, fedme, muskulatur og frivillig hjulkørselsadfærd . Rotten ( Rattus norvegicus ) er særlig nyttig som en toksikologisk model og som en neurologisk model og kilde til primære cellekulturer på grund af den større størrelse af organer og suborganellare strukturer i forhold til musen, mens æg og embryoner fra Xenopus tropicalis og Xenopus laevis (afrikansk klofrø) bruges i udviklingsbiologi, cellebiologi, toksikologi og neurovidenskab. På samme måde har zebrafisken ( Danio rerio ) en næsten gennemsigtig krop under tidlig udvikling, som giver unik visuel adgang til dyrets indre anatomi i denne tidsperiode. Zebrafisk bruges til at studere udvikling, toksikologi og toksikopatologi, specifik genfunktion og rolle for signalveje.

Andre vigtige modelorganismer og nogle af deres anvendelser omfatter: T4 -fag (virusinfektion), Tetrahymena thermophila (intracellulære processer), majs ( transposoner ), hydras ( regenerering og morfogenese ), katte (neurofysiologi), kyllinger (udvikling), hunde (respiratoriske og kardiovaskulære systemer), Nothobranchius furzeri (aldring) og ikke-menneskelige primater, såsom rhesus makak og chimpanse ( hepatitis , HIV , Parkinsons sygdom , erkendelse og vacciner ).

Udvalgte modelorganismer

Organismerne herunder er blevet modelorganismer, fordi de letter studiet af bestemte karakterer eller på grund af deres genetiske tilgængelighed. F.eks. Var E. coli en af ​​de første organismer, for hvilke genetiske teknikker som transformation eller genetisk manipulation er blevet udviklet.

De genomer for alle modelarter er blevet sekventeret , herunder deres mitokondrie / chloroplast genomer. Modelorganismedatabaser findes for at give forskere en portal, hvorfra de kan downloade sekvenser (DNA, RNA eller protein) eller for at få adgang til funktionel information om specifikke gener, for eksempel sub-cellulær lokalisering af genproduktet eller dets fysiologiske rolle.

Modelorganisme Almindeligt navn Uformel klassificering Anvendelse (eksempler)
Virus Phi X 174 ΦX174 Virus udvikling
Prokaryote Escherichia coli E coli Bakterie bakteriel genetik, stofskifte
Eukaryote, encellede Dictyostelium discoideum Amøbe immunologi, vært -patogen -interaktioner
Saccharomyces cerevisiae Bryggergær
Bagergær
Gær celledeling, organeller osv.
Schizosaccharomyces pombe Fission gær Gær cellecyklus, cytokinesis, kromosombiologi, telomerer, DNA -metabolisme, cytoskeletorganisering, industrielle applikationer
Chlamydomonas reinhardtii Alger brintproduktion
Tetrahymena thermophila , T. pyriformis Ciliate uddannelse, biomedicinsk forskning
Emiliania huxleyi Plankton overflade havtemperatur
Plante Arabidopsis thaliana Thale karse Blomstrende plante befolkningsgenetik
Physcomitrella patens Spredning af jordmos Mos molekylært landbrug
Populus trichocarpa Balsam populær Træ tørketolerance, ligninbiosyntese, trædannelse, plantebiologi, morfologi, genetik og økologi
Dyr, ikke -hvirveldyr Caenorhabditis elegans Nematode, rundorm Orm differentiering, udvikling
Drosophila melanogaster Frugtflue Insekt udviklingsbiologi, menneskelig hjerne degenerativ sygdom
Callosobruchus maculatus Cowpea Weevil Insekt udviklingsbiologi
Dyr, hvirveldyr Danio rerio Zebrafisk Fisk embryonisk udvikling
Fundulus heteroclitus Mummichog Fisk hormoners virkning på adfærd
Nothobranchius furzeri Turkis killifish Fisk aldring, sygdom, evolution
Oryzias latipes Japansk risfisk Fisk fiskebiologi, kønsbestemmelse
Anolis carolinensis Carolina anole Krybdyr krybdyrbiologi, evolution
Mus musculus Husmus Pattedyr sygdomsmodel for mennesker
Gallus gallus Rød junglefowl Fugl embryologisk udvikling og organogenese
Taeniopygia guttata Zebrafink Fugl vokal læring, neurobiologi
Xenopus laevis
Xenopus tropicalis
Afrikansk klofrø
Vestkløfrø
Padde embryonisk udvikling

Begrænsninger

Mange dyremodeller, der tjener som forsøgspersoner inden for biomedicinsk forskning, såsom rotter og mus, kan være selektivt stillesiddende , fede og glukoseintolerante . Dette kan forvirre deres anvendelse til at modellere menneskelige metaboliske processer og sygdomme, da disse kan blive påvirket af kostindtag og motion . Tilsvarende er der forskelle mellem immunsystemer for modelorganismer og mennesker, der fører til markant ændrede reaktioner på stimuli, selvom de underliggende principper for genomfunktion kan være de samme. De fattige miljøer inde i standard laboratoriebure nægter forskningsdyr, at de mentale og fysiske udfordringer er nødvendige for en sund følelsesmæssig udvikling. Uden den daglige variation, risici og fordele og komplekse miljøer har nogle argumenteret for, at dyremodeller er irrelevante modeller for menneskelig erfaring.

Mus adskiller sig fra mennesker i flere immunegenskaber: mus er mere resistente over for nogle toksiner end mennesker; har en lavere total neutrofil fraktion i blodet , en lavere neutrofil enzymatisk kapacitet, lavere aktivitet af komplementsystemet og et andet sæt pentraxiner involveret i den inflammatoriske proces ; og mangler gener for vigtige komponenter i immunsystemet, såsom IL-8 , IL-37 , TLR10 , ICAM-3 osv. Laboratoriemus opdrættet i specifikke patogenfrie (SPF) tilstande har normalt et temmelig umodent immunsystem med et underskud af hukommelses -T -celler . Disse mus kan have begrænset mangfoldighed af mikrobiotaen , som direkte påvirker immunsystemet og udviklingen af ​​patologiske tilstande. Desuden aktiveres vedvarende virusinfektioner (f.eks. Herpesvirus ) hos mennesker, men ikke hos SPF -mus, med septiske komplikationer og kan ændre resistensen over for bakterielle koinfektioner . "Beskidte" mus er muligvis bedre egnet til at efterligne menneskelige patologier. Derudover bruges indavlede musestammer i det overvældende flertal af undersøgelser, mens den menneskelige befolkning er heterogen, hvilket peger på betydningen af ​​undersøgelser i interstrain hybrid-, udavlede og ikke -lineære mus.

Utilsigtet bias

Nogle undersøgelser tyder på, at utilstrækkelige offentliggjorte data i dyreforsøg kan resultere i ureproducerbar forskning, med manglende detaljer om, hvordan eksperimenter udføres udeladt fra offentliggjorte papirer eller forskelle i test, der kan indføre bias. Eksempler på skjult bias omfatter en undersøgelse fra 2014 fra McGill University i Montreal, Canada, der tyder på, at mus håndteret af mænd frem for kvinder viste højere stressniveauer. En anden undersøgelse i 2016 foreslået, at gut microbiomes hos mus kan have en indvirkning på videnskabelig forskning.

Alternativer

Etiske bekymringer samt omkostninger, vedligeholdelse og relativ ineffektivitet af dyreforsøg har tilskyndet til udvikling af alternative metoder til undersøgelse af sygdom. Cellekultur eller in vitro -undersøgelser giver et alternativ, der bevarer den levende celles fysiologi, men ikke kræver ofring af et dyr til mekanistiske undersøgelser. Menneskelige, inducerbare pluripotente stamceller kan også belyse nye mekanismer til forståelse af kræft og cellegenerering. Billedstudier (såsom MR- eller PET-scanninger) muliggør ikke-invasiv undersøgelse af mennesker. Nylige fremskridt inden for genetik og genomik kan identificere sygdomsassocierede gener, som kan målrettes til behandlinger.

Mange biomedicinske forskere hævder, at der ikke er nogen erstatning for en levende organisme, når man studerer komplekse interaktioner i sygdomspatologi eller behandlinger.

Etik

Debatten om den etiske brug af dyr i forskning stammer mindst tilbage til 1822, da det britiske parlament under pres fra britiske og indiske intellektuelle vedtog den første lov om dyrebeskyttelse, der forhindrer grusomhed mod kvæg. Dette blev efterfulgt af lov om grusomhed mod dyr fra 1835 og 1849, som kriminaliserede mishandling, overkørsel og torturering af dyr. I 1876, under pres fra National Anti-Vivisection Society , blev loven om grusomhed mod dyr ændret til at omfatte forskrifter for brug af dyr til forskning. Denne nye lov foreskrev, at 1) eksperimenter skal bevises absolut nødvendige for instruktion eller for at redde eller forlænge menneskeliv; 2) dyr skal være bedøvet korrekt og 3) dyr skal aflives, så snart forsøget er slut. I dag er disse tre principper centrale for love og retningslinjer for brug af dyr og forskning. I USA satte Animal Welfare Act fra 1970 (se også Laboratory Animal Welfare Act ) standarder for brug og pleje af dyr inden for forskning. Denne lov håndhæves af APHIS's Animal Care -program.

I akademiske rammer, hvor NIH -midler bruges til dyreforsøg, styres institutioner af NIH Office of Laboratory Animal Welfare (OLAW). På hvert sted opretholdes OLAW's retningslinjer og standarder af et lokalt bedømmelsesudvalg kaldet Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Alle laboratorieforsøg med levende dyr gennemgås og godkendes af dette udvalg. Ud over at bevise potentialet for gavn for menneskers sundhed, minimering af smerte og nød og rettidig og human dødshjælp, skal eksperimenter begrunde deres protokoller baseret på principperne om udskiftning, reduktion og forfining.

"Udskiftning" refererer til bestræbelser på at engagere alternativer til brug af dyr. Dette omfatter brug af computermodeller, ikke-levende væv og celler og udskiftning af "højere orden" dyr (primater og pattedyr) med "lavere" orden dyr (f.eks. Koldblodige dyr, hvirvelløse dyr, bakterier) hvor det er muligt.

"Reduktion" refererer til bestræbelser på at minimere antallet af dyr, der bruges i løbet af et forsøg, samt forebyggelse af unødvendig replikation af tidligere forsøg. For at opfylde dette krav anvendes matematiske beregninger af statistisk effekt til at bestemme det mindste antal dyr, der kan bruges til at få et statistisk signifikant eksperimentelt resultat.

"Forfining" refererer til bestræbelser på at gøre eksperimentelt design så smertefrit og effektivt som muligt for at minimere lidelsen for hvert dyremne.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links