Podstawy nauk o życiu
Każdy przełom w odkrywaniu przez człowieka tajemnic życia jest nierozerwalnie związany z badaniami na zwierzętach.
W 1897 roku rosyjski naukowiec Pawłow przeprowadził eksperyment z psami, który pozwolił mu sformułować zasadę „klasycznego odruchu warunkowego” i stworzyć teorię zaawansowanej aktywności neuronalnej. W 1910 roku eksperyment amerykańskiego naukowca Morgana polegający na krzyżowaniu muszek owocowych otworzył ludzkości drzwi do genetyki. Trwa pandemia Covid-19, a badania prowadzone w celu opracowania szczepionek również bazują w dużej mierze na makakach, które są bliskimi krewnymi ludzi.
Statistics show that, > 2/3 of the Nobel prizes in physiology or medicine are based on animal research.
Badania nad mózgiem zwierzęcym mogą nam pomóc zgłębić tajemnice mózgu ludzkiego, zrozumieć mechanizmy jego rozwoju i starzenia się, a także pochodzenie oraz ewolucję życia. Jednocześnie mogą one nam otworzyć zupełnie nową drogę do badania mechanizmów warunkujących takie zaburzenia w działaniu mózgu jak choroba Alzheimera, autyzm i depresja, a także dostarczyć więcej wskazówek do opracowywania nowych metod interwencji oraz terapii.
Makaki są w cenie
Makaki są w cenie
Idealnym modelem zwierzęcym do badań nad mózgiem jest makak, którego geny są podobne do ludzkich w 97,5%. Wyniki badań uzyskane w przypadku makaków odnoszą się zatem w dużym stopniu do ludzi. Wykorzystanie makaków do tworzenia atlasów mózgu i modeli jego chorób jest ważną metodą powiązania badań podstawowych z klinicznymi.
Najczęściej wykorzystywany w badaniach ze względu na prędkość rozmnażania się i niewielkie rozmiary jest konkretny gatunek - makak krabożerny. Jednak coraz szybsze prace badawczo-rozwojowe nad nowymi szczepionkami i nowymi lekami na całym świecie poskutkowały gwałtownym wzrostem zapotrzebowania na makaki, co przy niedoborze podaży podbiło ich ceny. W 2020 r. jeden makak krabożerny kosztował nawet 65 000 juanów (ok. 9000 dolarów USA). Z czasem zaczęto te zwierzęta zaliczać do narodowej rezerwy strategicznej.
Ze względu na niedobór makaków krabożernych i ich wysoką cenę dość trudno jest stworzyć model danej choroby dla dużej populacji. Znacznie utrudnia to prowadzenie tradycyjnych badań kliniczno-kontrolnych.
Ujednolicony model
Wang Zheng – badacz wizytujący w Instytucie Zoologii w Kunming i starszy badacz w Centrum Doskonałości i Innowacji ds. Badań nad Mózgiem i Inteligentnych Technologii – wprowadził wraz ze swoim zespołem do statystyki matematycznej metodę badawczą opartą na ujednoliconych modelach. Dzięki opracowaniu jednego, standardowego modelu atlasu mózgu makaka krabożernego i wykorzystaniu go jako odniesienia możliwe będzie określenie heterogeniczności modeli chorób tych makaków w dużej zdrowej populacji.
W ten sposób do skutecznej oceny i zbadania modeli chorób potrzebna jest tylko niewielka liczba osobników, co znacznie ogranicza liczbę zwierząt uśmiercanych podczas badań.
Aby skonstruować jednolity model makaka krabożernego, badacze muszą pozyskać dużą ilość danych z rezonansu magnetycznego mózgu zdrowych, żyjących na wolności makaków. Dlatego też Instytut Zoologii Chińskiej Akademii Nauk w Kunming oraz firma United Imaging Healthcare wspólnie opracowały stereotaktyczny lokalizator przystosowany do głów makaków oraz specjalną 12-kanałową cewkę obrazującą, która wypełnia lukę wśród cewek wykorzystywanych do celów badawczych, gdyż jest lepiej dostosowana do budowy głowy makaka i znacznie poprawia dokładność obrazowania. Z użyciem wysokiej klasy systemu 3 T uMR 790 firmy United Imaging i innych urządzeń Instytut Zoologii w Kunming zgromadził wysokiej rozdzielczości dane MR dotyczące 162 zdrowych makaków krabożernych w wieku 2–9 lat i wykorzystał te dane do stworzenia atlasu mózgu makaków krabożernych oraz opracowania ujednoliconego modelu.
Od chwili publikacji ujednolicony szablon atlasu mózgu makaków krabożernych został bezpłatnie udostępniony różnym zespołom badawczym w Massachusetts Institute of Technology, Instytucie im. Maxa Plancka, Politechnice w Kunming, Szanghajskim Uniwersytecie Naukowo-Technologicznym, Drugim Szpitalu Uniwersytetu Środkowo-Południowego w Changsha i specjalistycznych ośrodkach medycznych Sił Wsparcia Strategicznego Armii Ludowo-Wyzwoleńczej. Dane te są szeroko wykorzystywane do badania mechanizmów najważniejszych chorób ludzkiego mózgu, odkrywania nowych terapii farmakologicznych i opracowywania zabiegów odnoszących się do układu nerwowego.
Źródło: Lv Q, Yan M, Shen X, et al. Normative Analysis of Individual Brain Differences Based on a Population MRI-Based Atlas of Cynomolgus Macaques[J]. Cerebral Cortex, 2020(Suppl 1).
Od chwili publikacji ujednolicony szablon atlasu mózgu makaków krabożernych został bezpłatnie udostępniony różnym zespołom badawczym w Massachusetts Institute of Technology, Instytucie im. Maxa Plancka, Politechnice w Kunming, Szanghajskim Uniwersytecie Naukowo-Technologicznym, Drugim Szpitalu Uniwersytetu Środkowo-Południowego w Changsha i specjalistycznych ośrodkach medycznych Sił Wsparcia Strategicznego Armii Ludowo-Wyzwoleńczej. Dane te są szeroko wykorzystywane do badania mechanizmów najważniejszych chorób ludzkiego mózgu, odkrywania nowych terapii farmakologicznych i opracowywania zabiegów odnoszących się do układu nerwowego.
Źródło: Lv Q, Yan M, Shen X, et al. Normative Analysis of Individual Brain Differences Based on a Population MRI-Based Atlas of Cynomolgus Macaques[J]. Cerebral Cortex, 2020(Suppl 1).