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貓和老鼠手拉手,一起面對實驗室裡的科研狗

如今,"吸吮貓咪"已成為年輕一代新潮的中風。養貓給貓咪曬日光浴,去貓咖喱貓,在各種規模的平台上,"吸雲貓"是很多年輕朋友的日常生活。對于我一般的科學犬來說,當被科研摧殘到筋疲力盡時,一隻貓狠狠地咬了一口,突然就能平息壓力,充滿血液的複活,用冰冷的資料再打300發。

但誰會想到,貓除了給科學犬精神上的安慰外,還可以為人類健康和健康研究做出貢獻。2021年7月發表在《遺傳學趨勢》上的一篇文章指出,貓也适合作為模型動物,為遺傳研究做出了貢獻。科研後的狗就可以在實驗室裡大亮吸貓了!

貓和老鼠手拉手,一起面對實驗室裡的科研狗

貓是人類的好朋友|皮克薩拜

模式動物的選擇标準

提到"模範動物"這個詞,我們可能都比較陌生,但其實當我們生病的時候吃藥、注射、挂水,都離不開樣闆動物的幫助才能發展。

生命科學研究夥伴熟悉的小鼠、果蠅和斑馬魚是基礎實驗室中常見的實驗動物,腦科學領域的許多模型動物也涉及非人類靈長類動物,如猕猴、食蟹猴和恒河猴。

貓和老鼠手拉手,一起面對實驗室裡的科研狗

1 猕猴|皮克薩拜

2 非洲爪蟾|維基共享資源, 克裡斯·布朗 / 公有領域

3 黑腹果蠅|維基共享資源,

André Karwath aka Aka / CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

4 肌肉|維基共享資源,

喬治·舒克林 / CC BY-SA 1.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0)

5 斑馬魚|維基共享資源, 阿祖爾

這些模型動物有什麼共同點?什麼樣的動物可以成為合格的模範動物?

實驗動物發育的曆史在《實驗動物醫學》一書中進行了詳細讨論。早在公元前2000年,當時的古巴比利安人和叙利亞人就保留了有關動物身上的毒品操作和使用的資訊。随着時代的發展,樣闆動物的存在為揭示生物醫學領域的秘密提供了不可或缺的幫助。模型動物在研究中的比例越來越大,模型動物的概念和選擇标準也越來越清晰。

并非所有動物都能成為模範動物。在生命科學、醫學和健康研究領域,與所研究的人類或其他稀有物種有着非常相似的生理、病理特征,且易于獲得、易于操作的實驗動物都有資格成為模型動物。是以,模型動物的選擇标準主要有三點:

有研究價值。具有與所研究物種非常相似的生理和病理特征。相似性越高,研究的價值越大;

世代短,孩子多,容易繁殖。就像沒有人會選擇作為實驗動物一樣,實驗動物的長壽命會使實驗者難以觀察并嚴重減慢實驗過程。同時,許多兒童和容易繁殖将大大降低實驗成本;

易于進行實驗操作。不同的動物生理特征,解剖結構也大不相同,是以在選擇動物進行實驗時,要考慮到每隻動物的特點。例如,沒有膽囊的大鼠,不能選擇進行膽囊相關研究。

《貓和老鼠》

自17世紀以來,符合這三個标準的小鼠一直是實驗動物。

目前,小鼠是世界上研究最廣泛的哺乳動物實驗動物。小鼠基因組測序程式已經完成。小鼠和人類的基因非常相似,99%的人類基因存在于小鼠基因組中,同質性高達近80%(即從進化的角度來看,具有相同祖先或起源的基因)。而轉基因技術在小鼠身上已經非常成熟,并且可以将我們需要研究的基因片段引入小鼠基因組中,建構出我們需要的疾病小鼠模型。

專注于老鼠,科學家們沒有忘記貓和貓。貓也是一種非常好的模型動物。有豐富的關于貓病的獸醫文獻,有250種貓的遺傳病與人類相似,其中18種被發現具有發病機制和相應的治療方法,如腎小球白細胞營養不良。

貓和老鼠手拉手,一起面對實驗室裡的科研狗

貓是非常好的模範動物|圖形蠕蟲創造力

貓也是幾種緻命的人類病毒性疾病的模型,特别是FEIDS,其病原體貓免疫缺陷病毒(貓免疫缺陷病毒,FIV)在結構上與導緻人類艾滋病的HIV病毒相似。該病毒在14隻自由放養的貓中流行,其中包括家貓。感染艾滋病的貓也經常出現類似于人類感染艾滋病引起的症狀。

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卡特彼勒-卡特彼勒免疫機能喪失病毒(FIV)和人類免疫機能喪失病毒(HIV)|引用

此外,貓傳播的貓白血病病毒、貓肉瘤病毒和貓冠狀病毒等,也為病原病毒的發現及其毒性模型的建立奠定了基礎。

但在解密人類基因組與疾病的關系時,研究貓的基因組具有比我們目前所知的更大的潛力和前景。七月份發表在《遺傳趨勢趨勢》上的一篇文章顯示,基于相似的遺傳大小,貓和人類的基因組比狗或小鼠保守,染色體後跟更少。此外,人類23對染色體上的基因分布與貓19對染色體上的基因分布更相似,而不是其他常見的哺乳動物模型,如小鼠,大鼠,狗或豬。

由于基因大小、數量和分布的高度相似性,研究貓的基因組可能對解密基因"暗物質"有很大幫助。就像占宇宙品質85%的未知物質一樣,我們人類基因組序列的95%不編碼蛋白質,被形象地稱為遺傳"暗物質"。

我們曾經認為這些序列是"垃圾",因為它們不編碼蛋白質,隻有蛋白質負責生命活動。然而,研究表明,許多疾病的發生和發展可能與這些未編碼蛋白質序列的變化有關。

例如,如果我們将一定長度的無意義序列插入到貓的風筝樣白化病相關基因周圍未編碼的蛋白質的"暗物質"中,則會影響KIT基因的正常表達,導緻甲基苯丙胺不能正常産生和遷移。體内黑色素的異常變化會導緻貓咪的頭發全白或頭發上有白點。而黑色素細胞還可以幫助維持貓耳朵毛細胞周圍高鉀水準的液體,如果黑色素異常,不能維持高鉀水準,耳朵裡的毛細胞就會死亡,導緻耳聾。是以,即使蛋白質的基因"暗物質"沒有直接編碼,我們也不能忽視它的變化可能在調節生命活動方面發揮重要作用。

除了疾病研究之外,還有對貓神經生物學研究這一傳統學科的貢獻。貓咪有許多與養育、防禦、影射和馴化相關的奇怪行為,這些行為似乎也受到基因的影響。

在許多方面,貓可以成為一種具有巨大研究潛力的優秀模型動物。

善待實驗動物,關注動物福利

也許愛貓人士從看到文章标題的那一刻起,就陷入了"為貓咪感到驕傲,也苦惱貓咪經曆太多"的糾纏心态。但不要太擔心,例如,在美國,用作實驗動物的貓的數量已從1974年的74,000多隻下降到2019年的18,000多隻。

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在美國,每年用于研究的貓的數量逐年下降|引用

現在,保護實驗動物的福利已經達成了全球共識。每年的4月24日是世界實驗動物日,前後的一周被稱為實驗動物周,世界各地的人們都會舉辦活動,以引起人們對實驗動物健康和福祉的關注。此外,國際公認的實驗動物的"3R"基本原則是替換(Replace),reduce(Reduce)和優化(Refine)。嘗試用無意識的實驗材料代替活體動物,減少實驗動物的數量,創造良好的實驗環境或減少對動物造成的痛苦和焦慮。

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集體飼養的貓更外向,更有可能與飼養員互動。安裝擱闆使貓可以利用垂直和水準空間,減少過度擁擠|引用

在我們看不到的地方,貓在沉默中付出了很多。當我們享受到醫學科技發展的好處時,不妨給家裡的主人貓一個額外的小魚幹吧。

引用

[1] 裡昂L A. 貓-端粒到端粒和鼻子到尾巴[J].遺傳學趨勢,2021年。

[2] 福克斯實驗動物醫學[M].愛思唯爾, 2015.

[3] Troyer J L, Pecon-Slattery J, Roelke M E, et al.貓科和鬣科物種中貓免疫缺陷病毒循環毒株的血清陽性率和基因組分化[J].病毒學雜志, 2005, 79(13): 8282-8294.

編碼FIV/人免疫缺陷病毒嵌合蛋白酶的感染性貓免疫缺陷病毒(FIV)的産生[J].病毒學雜志, 2010, 84(13): 6799-6809.

[5] O'Brien S J, Johnson W, Driscoll C, et al.貓基因組學現狀[J].遺傳學趨勢, 2008, 24(6): 268-279.

[6] 格裡芬B, 貝克H J. 家貓作為實驗動物[J].動物檢驗醫學, 2002: 459.

[7]http://www.simm.cas.cn/kxcb/kxcb_kpwz/201704/t20170424_4779185.html

[8]https://navs.org/learn/研究貓/

[9] 沃特斯頓 R H, Pachter L. 小鼠基因組的初始測序與比較分析[J].自然, 2002, 420(6915): 520-562.

來源:我是科學家 iScientist

編輯:Lychee, yr Lewis