Laboratoriemus - Laboratory mouse

Linjetegning av en laboratoriemus
En albino SCID -laboratoriemus
En laboratoriemus med mellomliggende pelsfarge

Den laboratoriet mus eller lab mus er et lite pattedyr av ordren Rodentia som er avlet og brukt til vitenskapelig forskning eller matere for visse dyr. Laboratorie mus er vanligvis av arten Mus musculus . De er den mest brukte pattedyrforskningsmodellen og brukes til forskning innen genetikk , psykologi , medisin og andre vitenskapelige disipliner. Mus tilhører Euarchontoglires -kladen, som inkluderer mennesker. Dette nære forholdet, den assosierte høye homologien med mennesker, deres enkle vedlikehold og håndtering, og deres høye reproduksjonshastighet, gjør mus spesielt egnede modeller for menneskelig orientert forskning. Laboratoriemusgenomet har blitt sekvensert og mange musegener har menneskelige homologer.

Andre musearter ganger brukes i laboratorieforsøk har to amerikanske arter, white-footed mus ( Peromyscus leucopus ) og nordamerikanske hjort mus ( Peromyscus maniculatus ).

Historie som en biologisk modell

Mus har blitt brukt i biomedisinsk forskning siden 1600 -tallet (fra 30. mai 1678) da William Harvey brukte dem til sine studier om reproduksjon og blodsirkulasjon og Robert Hooke brukte dem til å undersøke de biologiske konsekvensene av en økning i lufttrykket. I løpet av 1700 -tallet brukte Joseph Priestley og Antoine Lavoisier begge mus for å studere respirasjon . På 1800 -tallet utførte Gregor Mendel sine tidlige undersøkelser av arv etter musekappefarge, men ble bedt av hans overordnede om å slutte å avle i cellen "stinkende skapninger som i tillegg kopulerte og hadde sex". Deretter byttet han undersøkelser til erter, men ettersom observasjonene hans ble publisert i et litt uklart botanisk tidsskrift, ble de praktisk talt ignorert i over 35 år til de ble gjenoppdaget på begynnelsen av 1900 -tallet. I 1902 publiserte Lucien Cuénot resultatene av sine eksperimenter med mus som viste at Mendels arvelov også var gyldige for dyr - resultater som snart ble bekreftet og utvidet til andre arter.

I begynnelsen av 1900 -tallet gjennomførte Harvard bachelor Clarence Cook Little studier om musegenetikk i laboratoriet til William Ernest Castle . Little and Castle samarbeidet tett med Abbie Lathrop, som var en oppdretter av flotte mus og rotter som hun markedsførte til gnagere og amatører av eksotiske kjæledyr, og begynte senere å selge i stort antall til vitenskapelige forskere. Sammen genererte de DBA (fortynnet, brun og ikke-Agouti) innavlet musestamme og startet den systematiske generasjonen av innavlede stammer. Musen har siden blitt brukt mye som modellorganisme og er forbundet med mange viktige biologiske funn fra det 20. og 21. århundre.

The Jackson Laboratory i Bar Harbor, Maine er i dag en av verdens største leverandører av laboratorie mus, på rundt 3 millioner mus i året. Laboratoriet er også verdens kilde til mer enn 8000 stammer av genetisk definerte mus og er hjemmet til Mouse Genome Informatics -databasen.

Reproduksjon

1 dag gamle valper

Avlssykdom forekommer ved omtrent 50 dagers alder hos både kvinner og menn, selv om hunner kan ha sin første østrus etter 25–40 dager. Mus er polyestriske og hekker året rundt; eggløsning er spontan. Varigheten av estrosyklusen er 4-5 dager og varer omtrent 12 timer, som skjer om kvelden. Vaginale utstryk er nyttige i tidsbestemte parringer for å bestemme stadiet i estrosyklusen. Parring kan bekreftes ved tilstedeværelse av en kopulatorisk plugg i skjeden opptil 24 timer etter kopiering. Tilstedeværelsen av sæd på et vaginalt utstryk er også en pålitelig indikator på parring.

Gjennomsnittlig svangerskapsperiode er 20 dager. En fruktbar estrus etter fødselen skjer 14–24 timer etter fødselen , og samtidig amming og drektighet forlenger svangerskapet med 3–10 dager på grunn av forsinket implantasjon. Den gjennomsnittlige kullstørrelsen er 10–12 under optimal produksjon, men er svært belastningsavhengig. Som hovedregel har innavlede mus en tendens til å ha lengre svangerskapsperioder og mindre kull enn avlede og hybridmus . Ungene kalles unger og veier 0,5–1,5 g (0,018–0,053 oz) ved fødselen, er hårløse og har lukkede øyelokk og ører. Valpene avvennes ved 3 ukers alder når de veier omtrent 10–12 g (0,35–0,42 oz). Hvis hunnen ikke parrer seg under estrus etter fødselen, fortsetter hun å sykle 2–5 dager etter avvenning.

Nyfødte hanner skilles fra nyfødte hunner ved å merke seg større anogenital avstand og større genital papilla hos hannen. Dette oppnås best ved å løfte halene til søppelkamerater og sammenligne perinea .

Genetikk og belastninger

Mus er pattedyr fra clade (en gruppe bestående av en forfader og alle dens etterkommere) Euarchontoglires , noe som betyr at de er blant de nærmeste ikke- primate slektningene til mennesker sammen med lagomorfer , treskruer og flygende lemurer .

Euarkontoglires
Glires
 

Rodentia (gnagere)

 
 

Lagomorpha (kaniner, harer, pikas)

 
 
Euarchonta
 

Scandentia (treskruer)

 
Primatomorpha
 

Dermoptera (flygende lemurer)

 
 
 

Primater († Plesiadapiformes , Strepsirrhini , Haplorrhini )

 
 
 
 
 

Laboratoriemus er samme art som husmusen ; Imidlertid er de ofte veldig forskjellige i atferd og fysiologi . Det er hundrevis av etablerte innavl , utavlede og transgene stammer. En stamme , med referanse til gnagere, er en gruppe der alle medlemmene er så nær som mulig genetisk identiske. I laboratoriemus oppnås dette gjennom innavl . Ved å ha denne typen populasjoner er det mulig å utføre eksperimenter på rollene til gener, eller utføre eksperimenter som utelukker genetisk variasjon som en faktor. Derimot brukes avlede populasjoner når identiske genotyper er unødvendige eller en populasjon med genetisk variasjon er nødvendig, og blir vanligvis referert til som aksjer i stedet for stammer . Over 400 standardiserte, innavlede stammer har blitt utviklet.

De fleste laboratoriemus er hybrider av forskjellige underarter, oftest av Mus musculus domesticus og Mus musculus musculus . Laboratoriemus kan ha en rekke pelsfarger, inkludert agouti, svart og albino . Mange (men ikke alle) laboratoriestammer er innavl. De forskjellige stammene er identifisert med spesifikke bokstav-sifferkombinasjoner; for eksempel C57BL/6 og BALB/c . De første slike innavlsstammene ble produsert i 1909 av Clarence Cook Little , som var innflytelsesrik for å promotere musen som en laboratorieorganisme. I 2011 var anslagsvis 83% av laboratorie gnagere levert i USA C57BL/6 laboratoriemus.

Genom

Sekvensering av laboratoriet mus genomet ble gjennomført i slutten av 2002 med C57BL / 6 belastning. Dette var bare det andre pattedyrgenomet som ble sekvensert etter mennesker. Det haploide genomet er omtrent tre milliarder basepar langt (3000 Mb fordelt på 19 autosomale kromosomer pluss 1 henholdsvis 2 kjønnskromosomer), derfor lik størrelsen på det menneskelige genomet. Det er vanskelig å estimere antall gener i musegenomet, delvis fordi definisjonen av et gen fortsatt diskuteres og utvides. Det nåværende antallet primære kodende gener i laboratoriemusen er 23 139. sammenlignet med anslagsvis 20 774 hos mennesker.

Mutante og transgene stammer

To mus som uttrykker forbedret grønt fluorescerende protein under UV-belysning og flankerer en ren mus fra den ikke-transgene foreldrelinjen.
Sammenligning av en knockout overvektig mus (venstre) og en normal laboratoriemus (høyre).

Ulike mutantstammer av mus har blitt opprettet ved en rekke metoder. Et lite utvalg fra de mange tilgjengelige stammene inkluderer -

Siden 1998 har det vært mulig å klone mus fra celler fra voksne dyr.

Utseende og oppførsel

Laboratoriemus har beholdt mange av de fysiske og atferdsmessige egenskapene til husmus; På grunn av mange generasjoner av kunstig utvalg, varierer imidlertid noen av disse egenskapene nå markant. På grunn av det store antallet stammer av laboratoriemus, er det upraktisk å grundig beskrive utseendet og oppførselen til dem alle; de er imidlertid beskrevet nedenfor for to av de mest brukte stammene.

C57BL/6

En kvinnelig C57BL/6 laboratoriemus
Hovedartikkel: C57BL/6

C57BL/6 mus har en mørk brun, nesten svart pels. De er mer følsomme for støy og lukt og er mer sannsynlig å bite enn de mer føyelige laboratoriestammene som BALB/c .

Gruppehus C57BL/6 mus (og andre stammer) viser barberingatferd, der den dominerende musen i et bur selektivt fjerner hår fra sine underordnede burkamerater. Mus som har blitt barberet mye kan ha store skallete flekker på kroppen, vanligvis rundt hodet, tryne og skuldre, selv om barbering kan vises hvor som helst på kroppen. Både hår og vibrissae kan fjernes. Barbering er oftere sett hos hunnmus; hannmus er mer sannsynlig å vise dominans gjennom kamp.

C57BL/6 har flere uvanlige egenskaper som gjør den nyttig for noen forskningsstudier, men upassende for andre: Den er uvanlig følsom for smerter og kulde, og smertestillende medisiner er mindre effektive i denne stammen. I motsetning til de fleste laboratoriemusstammer, drikker C57BL/6 frivillig alkoholholdige drikker . Det er mer utsatt enn gjennomsnittet for morfinavhengighet , åreforkalkning og aldersrelatert hørselstap . Sammenlignet direkte med BALB/c -mus, uttrykker C57BL/6 -mus også både en robust respons på sosiale belønninger og empati.

BALB/c

Hovedartikkel: BALB/c
BALB/c laboratoriemus

BALB/c er en albino laboratorieavlet stamme som en rekke vanlige delstammer er hentet fra. Med over 200 generasjoner avlet siden 1920, er BALB/c -mus distribuert globalt og er blant de mest brukte innavlestammene som brukes i dyreforsøk .

BALB/c er kjent for å vise høye angstnivåer og for å være relativt motstandsdyktig mot diettindusert åreforkalkning , noe som gjør dem til en nyttig modell for kardiovaskulær forskning.

Hann -BALB/c -mus er aggressive og vil kjempe mot andre hanner hvis de holdes sammen. BALB/Lac -delstammen er imidlertid mye mer føyelig. De fleste BALB/c-musstammer har en lang reproduktiv levetid.

Det er bemerket forskjeller mellom forskjellige BALB/c -delstammer, selv om disse antas å skyldes mutasjon snarere enn genetisk forurensning. BALB/cWt er uvanlig ved at 3% av avkomene viser ekte hermafrodittisme .

Husdyrhold

Laboratoriemus (merk øremerket)

Håndtering

Tradisjonelt har laboratoriemus blitt plukket opp av halen. Nyere forskning har imidlertid vist at denne typen håndtering øker angst og aversiv oppførsel. I stedet er det anbefalt å håndtere mus ved bruk av en tunnel eller hender. I atferdstester viser mus med halehåndtering mindre vilje til å utforske og undersøke teststimuli, i motsetning til tunnelhåndterte mus som lett utforsker og viser robuste responser på teststimuli.

Ernæring

I naturen er mus vanligvis planteetere , som bruker et bredt spekter av frukt eller korn. Imidlertid er det vanligvis i laboratoriestudier nødvendig å unngå biologisk variasjon, og for å oppnå dette får laboratoriemus nesten alltid bare kommersiell pelleteret musemater. Matinntaket er omtrent 15 g (0,53 oz) per 100 g (3,5 oz) kroppsvekt per dag; vanninntaket er omtrent 15 ml (0,53 imp fl oz; 0,51 US fl oz) per 100 g kroppsvekt per dag.

Injeksjon prosedyrer

Administrasjonsveier for injeksjoner i laboratoriemus er hovedsakelig subkutane , intraperitoneale og intravenøse . Intramuskulær administrering anbefales ikke på grunn av liten muskelmasse. Intracerebral administrering er også mulig. Hver rute har et anbefalt injeksjonssted, omtrentlig nålemåler og anbefalt maksimal injisert volum på en gang på ett sted, som gitt i tabellen nedenfor:

Rute Anbefalt nettsted Nålmåler Maksimalt volum
subkutan dorsum, mellom scapula 25-26 ga 2-3 ml
intraperitoneal venstre nedre kvadrant 25-27 ga 2-3 ml
intravenøs lateral halevene 27-28 ga 0,2 ml
intramuskulær bakben, caudal lår 26-27 ga 0,05 ml
intracerebral kranium 27 ga

For å lette intravenøs injeksjon i halen, kan laboratoriemus varmes forsiktig under varmelamper for å vasodilere karene.

Anestesi

Et vanlig regime for generell anestesi for husmusen er ketamin (i dosen 100 mg per kg kroppsvekt) pluss xylazin (i dosen 5–10 mg per kg), injisert intraperitoneal. Den har en varighet på cirka 30 minutter.

Aktiv dødshjelp

Godkjente prosedyrer for dødshjelp av laboratoriemus inkluderer komprimert CO
2gass, injiserbare barbiturat anestetika , inhalerbare anestetika, som for eksempel halotan, og fysiske metoder, slik som cervical dislokasjon og hodekapping. I 2013 utstedte American Veterinary Medical Association nye retningslinjer for CO
2 induksjon, og sier at en strømningshastighet på 10% til 30% volum/min er optimal for avliving av laboratoriemus.

Følsomhet for patogener

En nylig studie oppdaget et murint astrovirus i laboratoriemus som ble holdt på mer enn halvparten av amerikanske og japanske institutter som ble undersøkt. Murint astrovirus ble funnet i ni musestammer, inkludert NSG , NOD-SCID , NSG-3GS , C57BL6 - Timp-3 -/- , uPA-NOG , B6J , ICR, Bash2 og BALB/C , med forskjellige grader av utbredelse. Patogeniteten til det murine astroviruset var ikke kjent.

Lovgivning innen forskning

Storbritannia

I Storbritannia, som med alle andre virveldyr og noen virvelløse dyr, er enhver vitenskapelig prosedyre som sannsynligvis vil forårsake "smerte, lidelse, nød eller varig skade" regulert av hjemmekontoret under loven om dyr (vitenskapelige prosedyrer) 1986 . Britiske forskrifter anses blant de mest omfattende og strenge i verden. Detaljerte data om bruk av laboratoriemus (og andre arter) i forskning i Storbritannia publiseres hvert år. I Storbritannia i 2013 var det totalt 3.077.115 regulerte prosedyrer på mus i vitenskapelige prosedyreinstitusjoner, lisensiert under loven.

forente stater

I USA er ikke laboratoriemus regulert under Animal Welfare Act administrert av USDA APHIS . Imidlertid tilbyr Public Health Service Act (PHS), administrert av National Institutes of Health , en standard for omsorg og bruk. Overholdelse av PHS er nødvendig for at et forskningsprosjekt skal motta føderal finansiering. PHS -politikken administreres av Office of Laboratory Animal Welfare. Mange akademiske forskningsinstitutter søker akkreditering frivillig, ofte gjennom Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care , som opprettholder standardene for omsorg som finnes i The Guide for Care and Use of Laboratory Animals og PHS policy. Denne akkrediteringen er imidlertid ikke en forutsetning for føderal finansiering, i motsetning til den faktiske overholdelsen.

Begrensninger

Mens mus er de desidert mest brukte dyrene i biomedisinsk forskning, har nyere studier fremhevet begrensningene. For eksempel har nytten av gnagere i tester for sepsis , brannskader , betennelse , hjerneslag , ALS , Alzheimers sykdom , diabetes , kreft , multippel sklerose , Parkinsons sykdom og andre sykdommer blitt satt i tvil av en rekke forskere. Når det gjelder forsøk på mus, har noen forskere klaget over at "år og milliarder av dollar har blitt bortkastet etter falske spor" som et resultat av en bekymring for bruk av disse dyrene i studier.

Mus skiller seg fra mennesker i flere immunfunksjoner: mus er mer motstandsdyktige mot noen giftstoffer enn mennesker; har en lavere total nøytrofilfraksjon i blodet , en lavere nøytrofil enzymatisk kapasitet, lavere aktivitet av komplementsystemet og et annet sett med pentraxiner involvert i den inflammatoriske prosessen ; og mangler gener for viktige komponenter i immunsystemet, som IL-8 , IL-37 , TLR10 , ICAM-3 , etc. Laboratoriemus som er oppdrettet i spesifikke patogenfrie (SPF) tilstander har vanligvis et ganske umodent immunsystem med et underskudd av minne -T -celler . Disse musene kan ha begrenset mangfold av mikrobiota , som direkte påvirker immunsystemet og utviklingen av patologiske tilstander. Videre aktiveres vedvarende virusinfeksjoner (for eksempel herpesvirus ) hos mennesker, men ikke hos SPF -mus med septiske komplikasjoner og kan endre motstanden mot bakterielle koinfeksjoner . "Skitne" mus er muligens bedre egnet for å etterligne menneskelige patologier. I tillegg brukes innavlede musestammer i det overveldende flertallet av studiene, mens den menneskelige populasjonen er heterogen, og peker på viktigheten av studier i interstamme hybrid-, utavlede og ikke -lineære mus.

En artikkel i The Scientist bemerker: "Vanskene knyttet til bruk av dyremodeller for menneskelig sykdom skyldes metabolske, anatomiske og cellulære forskjeller mellom mennesker og andre skapninger, men problemene går enda dypere enn det" inkludert problemer med design og utførelse av selve testene. I tillegg kan bur av laboratoriedyr gjøre dem til irrelevante modeller for menneskers helse fordi disse dyrene mangler daglige variasjoner i erfaringer, handlefrihet og utfordringer de kan overvinne. De fattige miljøene inne i små musbur kan ha skadelig påvirkning på biomedisinske resultater, spesielt med hensyn til studier av mental helse og systemer som er avhengige av sunne psykologiske tilstander.

For eksempel har forskere funnet ut at mange mus i laboratorier er overvektige fra overdreven mat og minimal trening, noe som endrer fysiologien og stoffskiftet. Mange forsøksdyr, inkludert mus, er kronisk stresset, noe som også kan påvirke forskningsresultater og evnen til å nøyaktig ekstrapolere funn til mennesker negativt. Forskere har også bemerket at mange studier som involverer mus er dårlig utformet, noe som fører til tvilsomme funn.

Noen studier tyder på at utilstrekkelige publiserte data i dyreforsøk kan resultere i ureproduserbar forskning, og manglende detaljer om hvordan eksperimenter utføres utelates fra publiserte artikler eller forskjeller i testing som kan innføre skjevhet. Eksempler på skjult skjevhet inkluderer en studie fra 2014 fra McGill University som antyder at mus som ble håndtert av menn i stedet for kvinner, viste høyere stressnivåer. En annen studie i 2016 antydet at gut microbiomes i mus kan ha en innvirkning på vitenskapelig forskning.

Markedsstørrelse

Det globale markedet for genforandrede mus er spådd å vokse til 1,59 milliarder dollar innen 2022, og vokser med en hastighet på 7,5 prosent per år.

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker

Taksonomi

Genetikk

Media

Videre lesning