Более 20 лет назад два исследователя из Гарвардского университета, Джозеф и Чарльз Ваканти, возглавляли команду, которая успешно вырастила кусок хряща в форме человеческого уха на задней части лабораторной мыши. В эксперименте использовалась форма в форме уха, заполненная клетками хряща от коровы. «Ухо» было сначала помещено в инкубатор, и как только оно начало расти, его пересадили в тело голой мыши (разновидность лабораторной мыши с генетической мутацией, которая вызывает деградацию или отсутствие органа вилочковой железы, подавляя животных «Иммунная система и способность отторгать чужеродные ткани).
«Наушник» или мышь Vacanti, как стало известно животному, продолжали вырастать кусок ткани из своей спины, пока он не стал похож на размер и форму человеческого уха. Команда опубликовала свои исследования в области пластической и реконструктивной хирургии в 1997 году. Эксперимент был разработан для проверки жизнеспособности растущих тканей для последующей трансплантации пациентам. И только в прошлом году человеческие дети в Китае, страдающие генетическим дефектом, называемым микротией, который препятствует нормальному росту наружного уха, получили новые уши, выращенные на собственных клетках - процесс, аналогичный выращиванию «уха» в наушниках.
Мышь Vacanti со спиной в виде хряща в форме человеческого уха. (Wikicommons под добросовестным использованием) Мышь с человеческим ухом на спине, возможно, была одним из самых странных и визуально тревожных экспериментов, выполненных на грызуне, но мышей использовали для научных экспериментов примерно с 1902 года, когда изворотливый и предприимчивый заводчик по имени Эбби EC Lathrop признал потенциал животных для генетических исследований. Первое использование крыс в экспериментах началось еще раньше, с записями, относящимися к 1850-м годам. Ученые приобрели свои предметы у профессиональных заводчиков, известных как «любители крыс», которые ценили существ как домашних животных за их уникальные пальто и индивидуальность. В течение десятилетий лабораторные крысы и мыши использовались для достижения больших научных и медицинских достижений, от лекарств от рака и антиретровирусных препаратов против ВИЧ до ежегодной вакцины против гриппа.
Лабораторные мыши - чаще всего из видов Mus musculus или домовая мышь - являются биомедицинскими швейцарскими армейскими ножами, с геномами, которыми легко манипулировать для генетических исследований. Однако физиология человеческого тела более близко имитируется у Rattus norvegicus, или у норвежской крысы , и ее различных штаммов. Крысы также легко поддаются дрессировке и идеально подходят для психологических экспериментов, особенно учитывая, что их нейронные сети настолько похожи на наши собственные. (Например, в 1950-х и 60-х годах исследователи, изучающие биологические основы любопытства, отметили, что лабораторные крысы, лишенные каких-либо других стимулов или задач, предпочитают исследовать неизвестные части лабиринта.)
Крысы также намного крупнее мышей и имеют более толстые хвосты и более морду. Но именно характеристики, свойственные мышам и крысам, делают их и бичами города, и, так сказать, идеальными научными морскими свинками.
«Они быстро размножаются, они общительны, они приспосабливаемы и всеядны, поэтому они будут есть практически все», - говорит Мануил Бердой, зоолог из Оксфордского университета. Кроме того, маленький размер грызунов позволяет относительно легко хранить в лабораториях, а их общие эволюционные корни с людьми означают, что геномы вида в подавляющем большинстве случаев перекрываются.
В результате грызуны почти захватили наши лаборатории, составляя почти 95 процентов всех лабораторных животных. За последние четыре десятилетия количество исследований с использованием мышей и крыс увеличилось более чем в четыре раза, в то время как количество опубликованных работ о собаках, кошках и кроликах оставалось довольно постоянным. К 2009 году только на мышей приходилось в три раза больше исследовательских работ, чем на рыбок-зебр, плодовых мушек и круглых червей вместе взятых.
Исследования с грызунами касаются всего, от неврологии и психологии до наркотиков и болезней. Исследователи внедрили электронику в мозг мышей, чтобы контролировать их движения, неоднократно проверяли вызывающие привыкание свойства кокаина на мышах, вводили электрошок для грызунов в качестве отрицательного стимула, имплантировали человеческий мозг в черепа мышей и отправляли мышей и крыс, снующих в бесконечных лабиринтах испытаний., НАСА даже держит лабораторных мышей на борту Международной космической станции для экспериментов в условиях микрогравитации.
Несмотря на то, что лабораторные мыши и крысы помогли людям достичь, повседневный опыт животных происходит в основном вне поля зрения общественности. Но жизнь лабораторных грызунов может стать ключом к пониманию и улучшению их роли в ходе научных открытий.
Ученые должны пройти обучение работе с животными и этическое обучение, прежде чем им будет разрешено работать с лабораторными животными, хотя правила варьируются в зависимости от места проведения эксперимента. В то время как канадские и европейские ученые находятся под наблюдением национального руководящего органа, правила в Соединенных Штатах варьируются в зависимости от учреждения с некоторыми общими рекомендациями Национального института здравоохранения. (Закон США о защите животных, который защищает большинство животных, используемых для исследований, исключает мышей и крыс.)
Большинство университетов предлагают учебный курс о том, как обращаться с животными таким образом, чтобы максимально уменьшить стресс и страдания. Лучшие практики были обновлены за эти годы, чтобы отразить изменяющееся понимание грызунов и их потребностей. После того, как исследование, опубликованное в журнале Nature в 2010 году, показало, что работа с лабораторными крысами за хвост вызывает больше беспокойства, чем при ведении животных через туннель или при поднятии их руками в чашках, лаборатории по всему миру отказались от ранее распространенной техники.
Ученые, которые хотят экспериментировать с грызунами, должны заполнить подробную заявку, объясняющую, почему для работы требуются животные. Заявки оцениваются на основе структуры, известной как три R : уменьшение количества используемых животных, замена использования животных, когда это возможно, и уточнение экспериментов для улучшения благосостояния животных.
«Крыса или мышь - это не пробирка на ногах», - говорит Бердой. Например, условия содержания грызунов стали смыслом существования сторонников благосостояния лабораторных животных. Большинство лабораторных мышей содержатся в клетках размером с обувную коробку (для крыс пространство удваивается) с несколькими скрипучими компаньонами. И хотя наличие собратьев-грызунов удовлетворяет социальные потребности животных, в большинстве лабораторных помещений отсутствуют какие-либо объекты обогащения окружающей среды, чтобы занимать этих субъектов. Размер их заключения также означает, что они ограничены от естественного поведения, такого как рытье, лазание или даже прямое выпрямление.
Хотя лабораторные мыши и крысы на данный момент генетически отличаются от своих диких собратьев, они сохраняют многие из тех же инстинктов. Подавление этих потребностей может вызвать чрезмерную нагрузку на животных и поставить под угрозу научные результаты. В фильме Бердоя « Лабораторная крыса: естественная история» подробно рассказывается о том , как лабораторные крысы, выпущенные в дикой природе, вели себя и взаимодействовали так же, как и их дикие предки. Ученые, по его мнению, должны учитывать природу крыс при разработке экспериментов, чтобы получить наилучшие результаты. «Если вы собираетесь проводить эксперименты, - говорит Бердой, - вам нужно идти против биологии, а не против нее».
Лабораторная крыса с имплантатом головного мозга, используемая для регистрации активности нейронов in vivo во время определенной задачи (различение различных вибраций). Ученый кормит крысиный яблочный сок через пипетку. (Анна Марченкова через Wikicommons под CC BY 4.0) В некоторых случаях воздействие против биологического зерна уже наблюдалось. В то время как генетическая однородность лабораторных грызунов помогает удалить отвлекающие переменные из сфокусированных экспериментов, это может также, более тонко, искажать научные результаты. В исследовании 2010 года о влиянии периодических диет натощак Марк Маттсон, руководитель лаборатории неврологии в Национальном институте старения, отметил, что положительное неврологическое воздействие, которое «метаболически болезненные» лабораторные крысы вызвали режимом диеты, не приводило к здоровые, активные люди. Результаты были применимы только к твари «кушетка» в сценарии «типа пузырькового мальчика», когда ... их иммунная система не подвергается воздействию различных вирусов или бактерий ». Как кратко отмечает Маттсон, « то, что вы обнаружите, может не отражать здорового человека ». животное «.
Другими словами, использование статичных, однородных, защищенных животных не всегда может быть лучшим способом достижения конечной цели использования лабораторных грызунов: лучше понять, а в некоторых случаях вылечить, человеческое тело и разум.
В целом, процесс перехода эксперимента от грызунов к человеку не является случайным. Помимо пачек документов, новые лекарства должны быть проверены на двух разных животных - маленьком, например, мыши или крысы, а затем большом, обычно свинье, собаке или примате, - прежде чем они перейдут к испытаниям на людях. Согласно данным фармацевтических исследований и производителей в Америке, только одно из каждых 250 соединений, протестированных на животных, попадает на испытания на людях. Для тех, кто делает это на утверждение, весь процесс обычно занимает от 10 до 15 лет.
Даже после долгого пути к испытаниям на людях многие лекарства и процедуры, которые действуют на мышах и крысах, не действуют на людей. Образ жизни грызунов "кушетка" может повлиять на результаты, или, возможно, небольшие различия между геномами крыс, мышей и человека вызывают различные реакции на лекарства. Например, в исследованиях, связанных с болезнью Альцгеймера, мышам и крысам искусственно дают состояние, напоминающее заболевание, потому что они не развивают его естественным путем.
Когда лекарство не работает, результаты часто бывают разочаровывающими и дорогостоящими, но иногда ошибки могут быть трагическими. Талидомид, препарат, используемый для лечения утренней болезни в 1950-х и 60-х годах, вызывал уродства у детей, несмотря на успешное и безвредное тестирование на крысах. У крыс лекарство распадается гораздо быстрее, и у их эмбрионов больше антиоксидантной защиты от более неприятных побочных эффектов. Однако во многих случаях причины неудачного лекарства остаются загадочными.
«Это один из вопросов, лежащих в основе медицинских исследований. Ни у кого нет хорошего ответа на это, и, возможно, не будет хорошего ответа на него », - говорит Ричард Миллер, профессор патологии в Мичиганском университете. «Есть достаточно историй успеха, что люди настроены оптимистично, но не все, что будет работать на животных, будет работать на людей».
Может ли эксперимент закончиться успешно, может быть неясно, но всегда гарантируется одно: смерть лабораторных грызунов. Количество тел неизбежно; по оценкам, 100 миллионов лабораторных мышей и крыс или больше погибают каждый год в американских лабораториях ради науки. Хотя некоторые тела творчески переоснащаются в качестве закусок для птиц в святилищах, большинство из них замораживаются и сжигаются вместе с остальными биологическими отходами.
Крысы и мыши, используемые в исследованиях старения, часто живут своей естественной жизнью, но большинство лабораторных грызунов заканчиваются в конце исследования. Некоторые из них убиты смертельной инъекцией или обезглавлены со строгими правилами, чтобы уменьшить боль и страдания, но чаще всего они задыхаются в клетках с углекислым газом.
В течение некоторого времени CO 2 считался наиболее этичной практикой прекращения жизнедеятельности этих лабораторных животных, но Джоанна Маковска, адъюнкт-профессор Университета Британской Колумбии и консультант по лабораторным животным в Институте защиты животных, считает, что есть лучший способ. По ее словам, отравление углекислым газом имитирует ощущение истощения воздуха, когда вы задерживаете дыхание под водой, что вызывает чрезмерный страх и беспокойство. «Это не хорошая смерть. Анестезия более гуманная, но люди на самом деле этого не делают, потому что двуокись углерода более практична и дешевле ».
В целом, Маковска считает, что исследователи должны приложить больше усилий, чтобы соответствовать принципу «сокращения» трех R. «Это действительно должно быть первым R », говорит она. В Гарварде ученые создали орган на чипе, чтобы помочь изучать наркотики и моделировать болезни, не используя животных. Исследователи даже разработали компьютерные алгоритмы, основанные на тысячах испытаний на животных, которые могут точно предсказать реакцию тканей на определенные соединения.
Но эти достижения, основанные на сокращении количества лабораторных грызунов, еще не начались, и число исследований с использованием животных продолжает расти. И в то время как группы по защите прав животных поднимут ад из-за обращения с нашими другими пушистыми друзьями, борьба за права лабораторных крыс еще не произвела всплеска.
«Я думаю, что все сводится к тому, насколько они нам нравятся», - говорит Маковска. «Люди гораздо больше вкладывают себя в нечеловеческих приматов. Когда речь идет о собаках и кошках, у нас есть отношения с этими животными. Мы с большей вероятностью признаем, что они страдают ».
В конце концов, если мышь или крыса убегает из лаборатории на улицы города, это считается вредным организмом; любой может убить его безнаказанно.
