Informacije

Zašto je Mus Musculus dobar model organizma?

Zašto je Mus Musculus dobar model organizma?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Čitam niz članaka koji koriste parcijalnu hepatektomiju u Mus Musculus za proučavanje mehanizama regeneracije jetre (1, 2, 3). Nemam sumnje da će bolje razumijevanje mehanizama regeneracije hepatocita omogućiti znanstvenicima da otkriju/stvore nove terapeutske ciljeve koji bi poboljšali regeneraciju jetre kod miševa. Međutim, čini se da ovi članci impliciraju da će rezultati istraživanja biti primjenjivi i na regeneraciju jetre kod ljudi.

Šta čini Mus Musculus dobrim modelom organizma? Sklon sam da mislim da bi neki mišji geni mogli imati homološke ljudske gene; ima li još toga? Dodatni bodovi za odgovore koji bi pokazali kako bi se istraživanje nekodiranih RNA, u usporedbi s genima koji kodiraju proteine, kod miševa primijenilo na ljude.


Miševi su sisari, kao i ljudi, tako da njihovi proteini imaju tendenciju da pokažu više homologije sa ljudskim proteinima nego kod nesisavaca. Oni su takođe zapravo bliži povezani sa ljudima od mačaka ili pasa zbog relativno nedavno (~ 80 miliona godina) razdvajanje loza koje je dovelo do savremenih glodara i primata.

Miševi se razmnožavaju prilično brzo tokom cijele godine i imaju relativno velika legla. Laboratorijski sojevi su također prilično tolerantni prema uslovima laboratorija u istraživanju.

Miševi su jeftini za držanje: mali su, zahtijevaju malo hrane i nege, itd.

Ljudi imaju manje protivljenja istraživanju na miševima zbog njihovog statusa vrste štetočina.

Za miševe su dostupni mnogi genetski alati, što ih čini boljim modelima za sljedeću generaciju znanosti, što znači da je na raspolaganju više genetskih alata za generaciju koja slijedi, itd. Sada postoji mnogo specijaliziranih linija miša, neke za određene bolesti, neke za određene tehnike itd.

Miševi su dobro proučeni, pa se eksperimenti na miševima mogu lako usporediti s drugim eksperimentima, a postoji mnogo standarda za protokole. Većina eksperimenata se radi na inbred miševima, koji imaju prednost što su gotovo genetski identični jedni drugima, pa se eksperimenti izvedeni u različitim laboratorijima rade na (gotovo) genetski identičnim subjektima što može pomoći u reproduktivnosti i usporedbama u različitim studijama (iako postoje i nedostaci samooplodnih životinja; vidi dolje).

Nijedan od ovih faktora ne čini miševe savršenim uzornim organizmima. Mnogi uspješni eksperimenti i tretmani na miševima nisu se pretočili u ljudske ishode. Laboratorijski miševi su obično visokokrvni i mogu pokazati karakteristike za koje se smatra da su "normalne", a koje su zapravo rezultat genetskog pomaka, efekata osnivača itd. To može uključivati ​​sklonost alkoholu, sklonost ka pretilosti, slab imunološki sistem u poređenju s divljim miševima itd. Neki rano dobiju određene tumore. Neki imaju napade. Neki laboratorijski miševi su slijepi po rođenju ili ubrzo nakon toga. Drugi imaju problema sa sluhom.

Reference


Abolins, S. R., Pocock, M. J., Hafalla, J. C., Riley, E. M., & Viney, M. E. (2011). Mjere imunološke funkcije divljih miševa, Mus musculus. Molecular Ecology, 20 (5), 881-892.

Beck, J. A., Lloyd, S., Hafezparast, M., Lennon-Pierce, M., Eppig, J. T., Festing, M. F., & Fisher, E. M. (2000). Genealogije inbred sojeva miševa. Genetika prirode, 24 (1), 23.

Battey, J., Jordan, E., Cox, D., & Dove, W. (1999). Akcijski plan za genomiku miša. Genetika prirode, 21(1), 73-75.

Gordon, J. W., Scangos, G. A., Plotkin, D. J., Barbosa, J. A., & Ruddle, F. H. (1980). Genetska transformacija embrija miševa mikroinjekcijom pročišćene DNK. Zbornik radova Nacionalne akademije nauka, 77 (12), 7380-7384.

Justice, M. J. i Dhillon, P. (2016). Korištenje miša za modeliranje ljudske bolesti: povećanje valjanosti i ponovljivosti.

Kurien, B. T., Gross, T., & Scofield, R. H. (2005). Brijanje kod miševa: model za trihotilomaniju. Bmj, 331(7531), 1503-1505.

Lynch, V. J. (2009). Koristite s oprezom: divergencija razvojnih sistema i potencijalne zamke životinjskih modela. Biološki i medicinski časopis Yale, 82 (2), 53.

Martin, B., Ji, S., Maudsley, S. i Mattson, M. P. (2010). “Kontrolni” laboratorijski glodari su metabolički morbidni: zašto je to važno. Zbornik radova Nacionalne akademije nauka, 107 (14), 6127-6133.


Mus musculus

Mus musculus (L) obuhvaća sve podvrste i geografske ili kromosomske rase kućnog miša. To je ujedno i vrsta koja je odala najveću počast modernoj nauci, jer istorijski laboratorijski sojevi (stare inbred) potiču od ove vrste kroz staru tradiciju fensi miševa koji su uzgajani u Evropi i Aziji zbog svoje boje dlake. Iz tog razloga postoji mnogo literature o mnogim aspektima njene biologije, a za posljednjih 30 godina moglo bi se pronaći više od 1500 referenci. Ironično, ova vrsta sisavaca je laboratorijski model već više od jednog stoljeća, ali tek nedavno se njene divlje populacije i njihova taksonomija mogu ispravno opisati uz pomoć genetskih alata. M. musculus sada se vidi kao politipska vrsta gdje su se tri glavne grane izolirano razlikovale u posljednjih 500 000 godina, te su u više navrata ponovo dolazile u kontakt. Njegov komenzalizam s ljudima osigurao je njegovo širenje po cijelom svijetu i vjerovatno orijentirao izbor biologa s kraja devetnaestog stoljeća koji su ga ustanovili kao primarni laboratorijski model sisara.


Zašto se istražuju modeli organizama?

Umjesto izvođenja eksperimenata na ljudima, većina istraživanja fokusirana je na korištenje drugih organizama kao modeli za ljudsku biologiju. Ovi organizmi uključuju sljedeće:

Drosophila melanogaster (voćne mušice)

Xenopus laevis (Afrička kandžasta žaba)

Saccharomyces cerevisiae (kvasac)

Caenorhabditis elegans (nematoda)

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis)

… i mnoge druge bilješke navedene ovdje. (Veza na listu Wikipedije). Ako biste željeli saznati više o tome zašto općenito koristimo modelne organizme, pogledajte naš raniji post ovdje.

Dakle, koliko su dobri ovi uzorci organizma za približavanje ljudskom zdravlju? Istina je da takvi modeli jesu ekstremno dobri modeli za odgovaranje na pitanja o ljudskoj biologiji i o biologiji općenito. Razlog tome je što svi organizmi dijele svoje porijeklo kroz proces poznat kao evolucija. Mnogi su ljudi često zbunjeni oko osnovne premise evolucije. Evolucija ne pokušava objasniti kako je započeo život na Zemlji, ona samo nastoji objasniti kako se život razvio od početka. Naučnici još uvijek ne znaju kako je život počeo, a evolucija stoji nezavisno od ove neriješene misterije.

S jedne strane, to znači da su svi organizmi na Zemlji direktno povezani. Na drugom nivou, to znači da je i njihova molekularna biologija vrlo slična (ili “očuvana”). Ovo je ključni koncept koji treba shvatiti pri odgovaranju na pitanje koliko su ti modeli adekvatni za zdravlje ljudi. Možda mislite da ste prilično drugačiji od miša, ali znate li koliko su vaše ćelije jetre slične ćelijama jetre miša? Ili koliko je inzulin voćne mušice sličan vašem inzulinu? Koliko biste vjerovali da je vaš inzulin drugačiji ako vam kažemo da ljudi savršeno dobro reagiraju na inzulin voćne muhe, a voćna mušica reagira ekvivalentno na ljudski inzulin? Ovo dvoje je zamjenjivo! Uprkos brojnim razlikama među vrstama, ćelije koje čine ove organizme su izuzetno slične. Vežu se jedni za druge na sličan način, razgovaraju jedni s drugima sličnim signalima i provode iste osnovne ćelijske aktivnosti. Svaki moderni lijek koji je odobrila FDA-a koji ste ikada uzeli u životu dat je modelima prije testiranja na ljudima. Zahvaljujući evolucijskom očuvanju između ovih organizama i ljudi, možemo ih koristiti (odgovorno, uz odgovarajuću istraživačku etiku i humane protokole) za stvaranje lijekova koji spašavaju živote, razumjeti kako različiti aspekti biologije dovode do bolesti i kako život kakav poznajemo radi.

Nažalost, sve više državnih sredstava za nauku ide ka istraživanjima usmjerenim na čovjeka i svake godine istraživači modela organizama dobivaju sve manja sredstva. Unatoč nedavnom napretku u istraživanjima na ljudima, mnoge studije samo na ljudima manje su moćne od studija provedenih na modelima organizama. Ljudi su složeni, dugo žive, podložni su mnogim faktorima okoline koji utiču na njihovu biologiju i nemoguće ih je pravilno kontrolirati u studijama (Primjer: Lako je miševima dati fiksnu ishranu i vidjeti šta se događa … nemoguće je dajte ispitanicima strogu dijetu i neka je slijede 5+ godina). Jedna novija tehnika bila je uzimanje dva izrazito različita čovjeka (na primjer, jednog pretilog i nekog izuzetno mršavog) i traženje genetskih razlika među njima. Pokazalo se da su geni varijabilniji nego što se ranije cijenilo, a postoje stotine razlika koje bi mogle objasniti te razlike u biologiji. Jedini način da se testira koji su važni je da ih istražite u modelnim organizmima. Međutim, važno je napomenuti da je ovo dvosmjerna ulica. Budući da je biologija toliko promjenjiva, također ne postoji način na koji modelni organizmi mogu zamijeniti ljudska istraživanja. Svi nalazi u modelnim organizmima moraju biti testirani na ljudima ili ljudskim ćelijskim linijama da bi se mogli primijeniti kao humana medicina. Ali istina je da je osnovna nauka mnogo moćnije i ubjedljivije urađena u uzorcima organizama prije nego što se uspjesi dalje prenose na ljudska ispitivanja. Nadamo se da ovaj post počinje objašnjavati zašto su i osnovna naučna istraživanja i istraživanje modela organizama kritični za poboljšanje ljudske medicine i zdravlja – ne postoji brži ili moćniji način za istraživanje biologije i primjenu na ljude. Naš blog će i dalje imati daljnje rasprave o ovoj temi kako budemo dublje dobivali ove specifične ideje. Molimo vas da nastavite da podržavate finansiranje osnovnih naučnih istraživanja i modelnih organizama. Naši nalazi će nastaviti da utiru put naučnicima ljudske medicine da ove nalaze donesu u klinička ispitivanja, a na kraju i vama i vašoj porodici.


Sadržaj

Escherichia coli

Escherichia. coli su organizam o kojem ljudi najviše razumiju. Oni su relativno jednostavna bakterija u obliku štapa, ali imaju brojne prednosti povezane s njihovom upotrebom kao model organizma. Oni su organizam kojem je genom potpuno sekvenciran i naučnici znaju više o tome E. coli nego bilo koji drugi organizam. E. coli su vrlo laki za manipulaciju i mogu se uzgajati u jednostavnoj nutritivnoj juhi u laboratoriju, stoga su jeftini i laki za održavanje. E. coli također imaju prednost reproduciranja velikom brzinom, kao i brzog razvoja mutacija [3].

E. coli korišteni su za znanstvenike kako bi razumjeli mnoge procese koji se događaju u drugim organizmima, poput ljudi. Oni su bili fundamentalni u razumijevanju mnogih važnih mehanizama koji se javljaju u cijelom životu. Primjer ovoga bio bi da su nam omogućili da razumijemo kako ćelije mogu replicirati DNK [4].

Postoje ograničenja u korištenju E. coli kao uzorni organizam jer su, prije svega, prokariotski organizam, a ljudi su eukarioti. To na kraju znači da postoje mnoge razlike među organizmima. Eukarioti su često veći i složeniji od prokariotskih organizama, a imaju i veći i složeniji genom. Stoga možemo naučiti samo toliko od prokariota, kao što je E. coli, zbog toga što ljudske ćelije imaju velike razlike u pogledu strukture i funkcija ćelije [5] .

Kvasac

Kvasac je jednostanični eukariotski organizam i koristi se kao model organizma za pokušaj razumijevanja složenijih eukariotskih genoma i staničnih procesa. Postoje mnogi sojevi koji se mogu koristiti, na primjerSaccharomyces cerevisiae iSchizosaccharomyces pombeS. cerevisiae je soj koji se najčešće koristi. S.cerevisaie Jeftin je i jednostavan za upotrebu u laboratoriji jer za uzgoj zahtijeva samo jednostavnu hranjivu juhu, poput E. coli. Njegov genom je potpuno sekvenciran i brzo se dijeli, iako ne tako brzo kao neki prokarioti, kao što su E. coli. Još jedna prednost koju čini kvasac, kao npr S. cerevisiae, koristan kao model organizma je to što ima mali genom u poređenju sa višim eukariotima, ali i dalje može obavljati sve najsloženije procese koji su mu potrebni za funkcioniranje i preživljavanje - to ga čini vrlo korisnim u genetskim studijama jer je lakši da pokušamo saznati šta se dešava u procesima. Koristeći kvasac, kao npr S. cerevisiae, bio je vrlo koristan u razumijevanju složenih procesa kao što je eukariotski ćelijski ciklus [6].

Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster je plod i koristi se kao uzorni organizam, u genetskom smislu, duže od bilo kojeg drugog organizma. Studije o organizmu pomogle su u dokazivanju ključnih karakteristika genetike, poput činjenice da kromosomi nose nasljedne genetske informacije. Oni su višećelijski organizam, baš kao i ljudi, i stoga mogu biti korisniji u određenim studijama od kvasca [7] .

Postoji nekoliko karakteristika koje čine Drosophila melanogaster koristan model organizma za genetske studije. Ima džinovski kromosom koji je vidljiv u nekim njegovim ćelijama. Drosophila ima vrlo brzo sazrijevanje i kratak vijek trajanja. Njihov genom je potpuno sekvencioniran, jeftini su za uzgoj i što je najvažnije, postoje mutanti dostupni za bilo koji gen – to omogućava naučnicima da shvate kako mutacije u određenim genima mogu uzrokovati genetske defekte. Drosophila je odigrao važnu ulogu u razumijevanju razvoja kralježnjaka [8] .

Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis. elegans su mali crv iz porodice nematoda. Bili su prvi višećelijski organizam kome je genom potpuno sekvencioniran. Oni su mali, prozirni organizmi koji imaju 959 ćelija, sve na određenom mjestu. Mapiranjem i detaljnim proučavanjem svih ovih ćelija, naučnicima je pružio korisne informacije o razvoju i ovi organizmi mogu biti korisni u pokušaju razumevanja starenja i raka. Također mogu opstati neograničeno dugo kada su stavljeni u zamrzivač, ako im je genom potpuno sekvenciran i imaju kratak vijek trajanja - svi ovi faktori ih čine vrlo jeftinim i korisnim uzornim organizmom [9].

Zebrafish

Zebrica, ili Danio rerio, uzorni su organizam jer imaju niz ključnih osobina koje ih čine korisnim za proučavanje:

  1. Transparentni embriji koji nam omogućavaju da lako pratimo faze razvoja. Ovi embriji se također mogu injektirati morfolinom kako bi se manipulirao njihovim razvojem.
  2. Može se lako genetski manipulirati
  3. Mali i stoga jeftin i lak za održavanje.
  4. Daju veliki broj potomaka – mogu da polažu do 200 jaja nedeljno.
  5. Potpuno sekvenciran genom i velikom količinom analiza i stvaranja genetskih karata, postoji mnogo sličnosti između genoma zebrice i genoma čovjeka.

Geni kod ljudi koji uzrokuju razvojne bolesti imaju pandan u genomu zebrice - ovo, zajedno sa sposobnošću da s relativno lakoćom nokautira ili izazove mutacije u određenim genima, pruža istraživačima priliku da pokušaju razumjeti ove bolesti detaljnije [10].

Široko se koriste u istraživanjima, a jedna osobina koju imaju i koja zanima mnoge naučnike je njihova sposobnost regeneracije oštećenih dijelova srca. Razumijevanje načina na koji se to događa do detalja može otvoriti vrata boljem tretmanu za osobe koje pate od srčanih bolesti [11].

Miševi, kao što je obični kućni miš – Mus. musculus, korisni su kao uzorni organizmi jer su sisavci, baš kao i ljudi. Postoji vrlo malo razlika između miševa i ljudi anatomski ili u smislu ćelijske strukture itd. To je zato što su svi sisari vrlo slični organizmi. Stoga su sličniji ljudima od bilo kojeg od gore navedenih primjera i stoga ih je pouzdanije koristiti kao model organizma kada se žele donijeti zaključci o ljudima. Miševi su izabrani za uzor organizma sisavaca jer su mali i stoga se lako drže. Imaju potpuno sekvenciran genom. Većina mutacija u genu miša odgovara sličnoj mutaciji ljudskog ortologa, a često se može izraziti sličan fenotip. To omogućava naučnicima da razumiju mnogo više o određenim genetskim bolestima koje se javljaju u ljudskoj populaciji. Obaranja gena također mogu pružiti dodatne informacije o funkcijama određenih gena koji odgovaraju određenim genima kod ljudi. Oni su skuplji za držanje u laboratoriju u poređenju sa nekim od gore navedenih modela organizama, ali nam mogu pružiti mnogo korisnih informacija [12].

Vodozemci

Vodozemci, obično žabe, naširoko se koriste u razvojnim istraživanjima. Oni su u velikoj mjeri zamijenili Zebrafish u uobičajenim istraživanjima. Imaju niz značajki koje ih čine posebno korisnima za istraživanje:

  1. Veliki embriji s kojima se relativno lako manipulira
  2. Sličniji ljudima nego Drosophila i Zebrafish
  3. Može regenerirati dijelove tijela

Ovi uzorci organizama korišteni su za pokazivanje kako signali iz jednog tkiva koji se difundira u drugo mogu usmjeriti razvoj.

Xenopus laevis (Afrička kandžasta žaba) je model vodozemaca koji se često koristi pri proučavanju razvoja ćelijskog ciklusa i ćelijske signalizacije. Xenopus koristi se i za dalja istraživanja u vezi embrionalnog razvoja i urođenih mana. Postoji nekoliko karakteristika Xenopus laevis što ga čini odgovarajućim modelnim organizmom kao što je tetraploid (ima 4 seta hromozoma), njegovim jajima je vrlo lako manipulisati i ženke su sposobne da polažu jaja u bilo koje doba godine [13] [14] .

Ptice

Ptice, poput pilića 'Gallus gallus domesticus' ili prepelice 'Coturnix coturnix', imaju niz prednosti kada se koriste kao uzorni organizam u razvojnoj biologiji, uključujući:


Nauka o SOLS

Umjesto izvođenja eksperimenata na ljudima, većina istraživanja fokusirana je na korištenje drugih organizama kao modeli za ljudsku biologiju. Ovi organizmi uključuju sljedeće:

Drosophila melanogaster (voćne mušice)

Xenopus laevis (Afrička kandžasta žaba)

Saccharomyces cerevisiae (kvasac)

Caenorhabditis elegans (nematoda)

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis)

… i mnoge druge bilješke navedene ovdje. (Veza na listu Wikipedije). Ako želite znati više o tome zašto uopće koristimo modelne organizme, pogledajte naš prethodni post ovdje.

Dakle, koliko su dobri ovi modelni organizmi za aproksimaciju ljudskog zdravlja? Istina je da takvi modeli jesu ekstremno dobri modeli za odgovaranje na pitanja o ljudskoj biologiji i o biologiji općenito. Razlog tome je što svi organizmi dijele svoje porijeklo kroz proces poznat kao evolucija. Mnogi ljudi su često zbunjeni oko osnovne premise evolucije. Evolucija ne pokušava objasniti kako je započeo život na Zemlji, ona samo nastoji objasniti kako se život razvio od početka. Naučnici još uvijek ne znaju kako je život započeo, a evolucija stoji neovisno o ovoj neriješenoj misteriji.

S jedne strane, to znači da su svi organizmi na Zemlji direktno povezani. Na drugom nivou, to znači da je njihova molekularna biologija također vrlo slična (ili “očuvana ”). Ovo je ključni koncept koji treba shvatiti pri odgovaranju na pitanje koliko su ti modeli adekvatni za zdravlje ljudi. Možda mislite da ste prilično različiti od miša, ali znate li koliko su vaše ćelije jetre slične ćelijama jetre miša? Ili koliko je inzulin voćne mušice sličan vašem inzulinu? Koliko biste vjerovali da je vaš inzulin drugačiji kada bismo vam rekli da ljudi savršeno dobro reaguju na inzulin voćne mušice, a vinska mušica reaguje jednako na ljudski inzulin? Ovo dvoje je zamjenjivo! Unatoč nebrojenim razlikama među vrstama, ćelije koje čine ove organizme vrlo su slične. Oni se međusobno vezuju na slične načine, međusobno razgovaraju sa sličnim signalima i provode iste osnovne ćelijske aktivnosti. Svaki moderni lijek koji je odobrila FDA i koji ste ikada uzeli u životu dat je uzornim organizmima prije testiranja na ljudima. Zahvaljujući evolucijskom očuvanju između ovih organizama i ljudi, možemo ih koristiti (odgovorno, uz odgovarajuću istraživačku etiku i humane protokole) za stvaranje lijekova koji spašavaju živote, razumjeti kako različiti aspekti biologije dovode do bolesti i kako život kakav poznajemo radi.

Nažalost, sve više državnih sredstava za nauku ide ka istraživanjima usmjerenim na čovjeka i svake godine istraživači modela organizama dobivaju sve manja sredstva. Unatoč nedavnom napretku u istraživanjima na ljudima, mnoge studije samo na ljudima manje su moćne od studija provedenih na modelima organizama. Ljudi su složeni, žive duge živote, podložni su mnogim faktorima okoline koji utiču na njihovu biologiju i nemoguće ih je pravilno kontrolisati u studijama (Primjer: Lako je miševima dati fiksnu ishranu i vidjeti šta se dešava, nemoguće je dajte ispitanicima strogu dijetu i neka je slijede 5+ godina). Jedna novija tehnika bila je uzimanje dva izrazito različita čovjeka (na primjer, jednog pretilog i nekog izuzetno mršavog) i traženje genetskih razlika među njima. Pokazalo se da su geni varijabilniji nego što se ranije cijenilo, a postoje stotine razlika koje bi mogle objasniti te razlike u biologiji. Jedini način da se ispita koje su važne je da ih istražimo u uzorcima organizama. Važno je napomenuti, međutim, da je ovo dvosmjerna ulica. Budući da je biologija toliko promjenjiva, također ne postoji način na koji modelni organizmi mogu zamijeniti ljudska istraživanja. Svi nalazi u uzorcima organizama moraju se testirati na ljudima ili staničnim linijama ljudi kako bi se mogli primijeniti kao humani lijek. Ali istina je da je osnovna nauka mnogo moćnije i ubjedljivije urađena u uzorcima organizama prije nego što se uspjesi dalje prenose na ljudska ispitivanja. Nadamo se da ovaj post počinje objašnjavati zašto su i osnovna naučna istraživanja i istraživanje modela organizama kritični za poboljšanje ljudske medicine i zdravlja – ne postoji brži ili moćniji način za istraživanje biologije i primjenu na ljude. Naš blog će i dalje imati daljnje rasprave o ovoj temi kako budemo dublje dobivali ove specifične ideje. Molimo vas da nastavite podržavati financiranje osnovnih naučnih istraživanja i modeliranja organizama. Naši će nalazi nastaviti otvarati put ljudskim medicinskim naučnicima da te nalaze dovedu u klinička ispitivanja, a na kraju i vama i vašoj porodici.


Zebrica (Danio rerio)

Od 1960 -ih, zebrica je postupno postala važan uzorni organizam. Oni dijele oko 70% svojih gena s ljudima, a 85% ljudskih gena povezanih s bolešću ima homolog u zebrici (Howe et al., 2013). Zebrice su male, lako se održavaju jer su smještene u velikim grupama, lako se uzgajaju i proizvode 50-300 jaja odjednom. Zametci zebrica su također položeni i oplođeni izvana, što omogućava naučnicima da njima lako manipuliraju. Naučnici mogu jednostavno ubrizgati jednoćelijske embrije s DNK ili RNK kako bi uredili svoje genome ili stvorili transgene životinje.

Zebrice su idealan model organizma za proučavanje embrionalnog razvoja jer su njihovi embriji potpuno prozirni. Stoga naučnici mogu lako uočiti rane razvojne faze koje mogu biti teške kod drugih vrsta kičmenjaka. Transparentnost takođe omogućava naučnicima da lako posmatraju fluorescentno obeležene proteine ​​i tkiva kako bi bolje procenili razvojne procese.

Na primjer, laboratorija Stainier proučavala je proliferaciju i diferencijaciju β-stanica u pankreasu zebrice u razvoju. Prvo su označili ove ćelije pomoću plazmida. Zatim je koristeći HOTcre, metodu koja koristi indukciju topline za kontrolu vremenske ekspresije različitih transgena, Stainerova grupa utvrdila da zapravo postoje dvije različite populacije β-ćelija koje potječu iz različitih regija pankreasa i proizvode različite nivoe inzulina (Hesselson et al., 2009).


5. Ambystoma mexicanum

Više poznatija kao aksolotl ili meksička hodajuća riba. Ova stvorenja pomalo liče na vanzemaljce. Aksolotli su zapravo vrsta daždevnjaka koja nikada ne prolazi kroz metamorfozu. Izuzetno su slatki, zbog čega su moj omiljeni model organizma svih vremena. Međutim, razlog zašto naučnici proučavaju ova stvorenja je njihova nevjerovatna sposobnost regeneracije udova nakon amputacije.

Komentirajte ispod ako vaš omiljeni organizam nije na listi!

Pretplatite se na naše Newsletter


Klasičan pristup genetici miša Lemur

Inicijalna radionica potaknula je ideju stvaranja genetskog modela korištenjem neinvazivnih ili minimalno invazivnih tehnika, poput onih koje koriste terenski istraživači, a koji koristi veliku postojeću genetsku raznolikost mišjih lemura širom Madagaskara. Ideja je da sa milionima mišjih lemura, a pod pretpostavkom a de novo stopa mutacije od ~1,2 × 10 -8 /bp po generaciji (~50 novih mutacija u svakoj individui) kao što je prikazano za druge primate (The 1000 Genomes Project Consortium 2010), genetska zasićenost se može postići skriningom velikog broja postojećih varijanti. Ovo je slično načinu na koji se radi ljudska genetika, s fokusom na temeljnu fenotipizaciju i genotipizaciju mnogih individua i postojećih mutacija, umjesto indukcije novih mutacija (Kaiser 2014). Tako smo počeli istraživati ​​izvodljivost dva paralelna pristupa, klasičnog genetskog pristupa i obrnuto-genetskog pristupa, od kojih oba koriste prednosti bogate genetske raznolikosti mišjih lemura.

Kako bismo započeli klasični genetski pristup, odlučili smo identificirati mišje lemure s karakterističnim osobinama, na način na koji Drosophila, mišje i ljudske genetike. Razvili smo duboki protokol fenotipizacije koji mjeri >50 morfoloških, fizioloških i bihevioralnih karakteristika svakog pojedinca. Mnogi testovi su zasnovani na onima koje je razvio Međunarodni konzorcijum za fenotipizaciju miša za sveobuhvatnu fenotipizaciju mišjih nokaut linija, u njihovom nastojanju da stvore "prvi zaista sveobuhvatan funkcionalni katalog" genoma sisara (Koscielny et al. 2014) (http://www.mousephenotype.org). Naša procjena uključuje kompletan veterinarski fizički pregled i panel kemijske krvi, s malom količinom krvi arhiviranom zajedno sa kultiviranim fibroblastima kože dobivenim iz biopsije 2 mm bušicom uha kako bi se osigurao obnovljiv izvor stanica i genomske DNK. Do sada smo pregledali nekoliko stotina mišjih lemura u malgaškim prašumama i laboratorijskim kolonijama u Evropi i Sjedinjenim Državama, u saradnji sa P. Wrightom i kolegama [Nacionalni park Ranomafana (RNP), Madagaskar] i F. Aujard, M. Perret, i kolege (MNHN), te stvorili opsežnu bazu fenotipa miševa lemura. Lemuri divljeg miša se puštaju nazad u šumu nakon fenotipizacije i ponovo hvataju povremeno tokom svog života radi dodatnog testiranja, kao što su P. Wright i kolege uradili da prate M. rufus mišji lemuri uzdužno oko terenske stanice Center ValBio (CVB) u RNP -u posljednjih 15 godina (slika 3, B – F) (Atsalis 2008 Wright et al. 2012). 2013. godine instalirali smo modernu laboratoriju za genetiku i molekularnu biologiju na terenskoj stanici kako bismo olakšali fenotipizaciju, biološko uzorkovanje, ćelijsku kulturu, te izolaciju i amplifikaciju DNK (slika 3F).

Od fenotipizacije nekoliko stotina M. murinus i M. rufus mišji lemuri mi i naši suradnici identificirali smo & gt20 različitih osobina, uključujući varijante boje očiju, progresivnu bolest oka, morbidnu pretilost, hiperkolesterolemiju, hiperlipidemiju, hiperglikemiju, srčane aritmije, kao i varijante ponašanja i vokalizacije. Započeli smo genomsko sekvenciranje fenotipiziranih jedinki kako bismo definirali porodične rodoslove i mapirali genetske lokuse u osnovi svake osobine.


Zašto miševi?

Istraživači koriste veliki broj različitih životinja u naučnim eksperimentima: miševi, štakori, zečevi, psi, svinje, ovce, žabe, muhe, majmuni itd. Ali od svih najčešće korišteni životinjski model je miš - u više od 50% slučajeva .

Postoji mnogo razloga zašto su miševi životinjski model izbora:

  • Budući da su sisavci, njihovi biološki procesi vrlo su slični ljudskim.
  • Vrijeme između jedne generacije miševa i sljedeće vrlo je kratko.
  • Lako se prilagođavaju životu u laboratorijskim objektima za životinje.
  • Mali su i laki za rukovanje i ne podležu lakom stresu zbog ljudskog kontakta.
  • Pored ljudi, miševi su jedni od sisara na kojima je urađeno najviše genetskih istraživanja.
  • Postoji mnogo različitih sojeva miševa. To ih čini idealnim za proučavanje genetskih mutacija kao što je rak.
  • Oni su jedini životinjski model čije su matične ćelije uspješno uzgojene in vitro.
  • Proučavajući laboratorijske miševe više od jednog stoljeća, ljudi sada imaju široko znanje o njihovoj biologiji, genetici i ponašanju.

Zahvaljujući laboratorijskim miševima, istraživači su uspjeli napraviti veliki napredak u istraživanju autoimunih bolesti i raka. Međutim, važno je zapamtiti da su ove životinje živa bića, sa svojim vlastitim potrebama i dobro definiranom i dobro poznatom etologijom.


Zaključak

Izvršili smo sistematsku evaluaciju različitih, nezavisno razvijenih računarskih pristupa za predviđanje funkcije gena iz heterogenih izvora podataka kod sisara. Rezultati pokazuju da trenutno dostupni podaci za sisavce omogućuju predviđanja i širine i tačnosti. Po stopi opoziva od 20%, jedinstveni skup predviđanja iznosio je prosječno 41% preciznosti, pri čemu je 26% GO termina postiglo preciznost bolju od 90%. Predviđanja sa uporedivom preciznošću uspješno su korištena u kvascu [41]. Zapanjujuće otkriće je da predviđanja za GO termine u najspecifičnijoj kategoriji evaluacije (deset ili manje označenih gena) imaju preciznost uporedivu sa onom dobijenom u opštijim kategorijama evaluacije. Za termine GO biološkog procesa, postigli smo srednju preciznost od 20% prisjećanja za slijepa predviđanja u rasponu od 28% do 46%, u zavisnosti od specifičnosti kategorije evaluacije. Odgovarajuće performanse za termine ćelijske komponente i molekularne funkcije bile su čak i veće, u rasponu od 38% do 58% i od 56% do 64%, respektivno. Ono što je važno, pojavljuju se mnoga vrlo nova predviđanja funkcija za 38% gena miša koji ostaju nekarakterizirani.


Sažetak

Ovo istraživanje modela sistema, u rasponu od lambda do miša, sa ljudima kao počasnim članom, ilustruje da oni imaju nekoliko zajedničkih karakteristika. Većina je malih dimenzija i lako se uzgajaju u laboratoriji, a genetska manipulacija je gotovo neophodna, osim strogo opisnih ili taksonomskih studija. Da bi bio genetski koristan, organizam mora biti podložan testovima za dominaciju, komplementarnost i mapiranje rekombinacijom. Korisno je ako je njegov genom mali i da je bio ili je u procesu sekvenciranja. Nadalje, neki sustav za njegovu transformaciju s DNK je gotovo neophodan. Pomoću ovih alata eksperimentator može otkriti gene, povezati ih sa svojim proteinima (ili u nekim slučajevima RNK) i odrediti njihovu funkciju i regulaciju. Većina fundamentalnih pitanja u biologiji može se efikasno istražiti ovim pristupom. Važna stvar je da što se organizam više koristi kao eksperimentalni model to će vjerovatno postati vrijedniji.

Glossary

U prokariota, grupa susjednih strukturnih gena pod koordinatnom ekspresijom.

Bilo koji od enzima koji kataliziraju sastavljanje nukleotida ili deoksiribonukleotida u RNK ili DNK na DNK ili RNK šabloni.

Svaki proces koji dovodi do toga da ćelije ili pojedinci povezuju u novim kombinacijama dva ili više gena po kojima su se njihovi roditelji razlikovali.

Skupovi ponovljenih DNK sekvenci pronađenih na krajevima eukariotskih hromozoma.

The transfer of genetic information, either intra- or interspecific by means of naked extracellular DNA.

Any of several families of mobile genetic elements usually transmitted vertically from a cell to daughter cells, that are capable of causing mutations, including chromosome breaks by integrating into or excising from a host chromosome.


Pogledajte video: What Alcohol Does to Your Body (Februar 2023).