4.1: مقدمة لفأر المختبر: Mus musculus

تشكل القوارض حوالي 90٪ من جميع المستخدمة في البحث ، ومعظمها من الفئران.

من السهل الحفاظ على الفئران وغير مكلفة ، كما أن تشابهها الجيني مع البشر ، إلى جانب وقت جيلها القصير وخصوبتها العالية ، يجعلها مرشحة مثالية للتلاعب الجيني والدراسة.

يقدم هذا الفيديو نظرة عامة على الفأر ككائن حي نموذجي ويناقش بعض تطبيقاته العديدة في البحوث البيولوجية والطبية الحيوية.

ينتمي فأر المنزل الشائع ، Mus musculus ، إلى فئة الثدييات من الفقاريات. تم العثور على الفئران في أكبر ترتيب من الثدييات: القوارض ، التي تتميز بقواطع كبيرة تنمو باستمرار طوال حياة.

الفئران هي من أصغر الثدييات ، حيث يبلغ وزنها في المتوسط 1 جرام عند الولادة وتصل إلى ذروة وزنها من حوالي 25-40 جراما في مرحلة البلوغ.

بالمقارنة مع الثدييات الأخرى ، فإن دورة حياة الفأر قصيرة نسبيا أيضا. يستمر الحمل من 18 إلى 21 يوما فقط ، وعند هذه النقطة يولد الجراء بلا شعر وعمياء. بينما يتغذون على حليب أمهاتهم في الأسابيع القليلة الأولى من الحياة ، سوف تتطور الجراء إلى بالغين ناضجين جنسيا في عمر 8 أسابيع فقط.

نظرا لقدرتها على التكيف مع مجموعة متنوعة من البيئات ، يمكن العثور على الفئران في كل قارة باستثناء القارة القطبية الجنوبية. كنوع تعايش ، تعيش الفئران في كثير من الأحيان في ارتباط وثيق مع البشر. سواء أحببنا ذلك أم لا!

فلماذا تحظى هذه المخلوقات المألوفة بشعبية كبيرة في البحث؟

تسمح قدرة الفئران على إنتاج أعداد كبيرة من النسل بسرعة بالتوليد السريع وغير المكلف لمستعمرة من للتحقيق العلمي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حقيقة أن الفئران صغيرة جدا تعني أنه يمكن إيواء المستعمرة في الحد الأدنى من المساحة. لا يمكن قول الشيء نفسه عن معظم الثدييات.

على الرغم من اختلافاتنا الجسدية الكبيرة ، تشترك الفئران والثدييات المشيمية الأخرى في تشابه جيني مذهل مع البشر. تم تسلسل جينوم الفأر بالكامل ، مما يسهل التلاعب الجيني مثل توليد الفئران "بالضربة القاضية" ، التي يتم تعديل جينوماتها لاستبدال جزء يشفر جينات معينة بعلامات قابلة للتحديد ، وبالتالي القضاء على هذا الجين.

باستخدام الفئران بالضربة القاضية ، يمكننا تقييم المتطلبات الفسيولوجية للمنتجات الجينية الفردية ، كما هو الحال في هذه التجربة التي تقيس التغيرات في معدل ضربات القلب الجنيني الناتجة عن غياب إنزيم فورين.

توجد العديد من عائلات سلالات الفئران الفطرية. نظرا لأن توحيدها يزيل المتغيرات التي قد يدخلها التنوع الجيني بين الفئران الفردية ، فإن استخدام هذه السلالات يحسن قابلية التكاثر التجريبي.

ولكن ما هي السلالة التي ستختارها لتجربتك؟ الجواب يعتمد على أكثر من لون معطفك المفضل. في الواقع ، قد ترغب في فأر بدون معطف على الإطلاق! يؤدي التركيب الجيني لهذا المخلوق الصغير ، المعروف باسم الفأر العاري ، إلى فقدان الشعر ، ولكن أيضا إلى ضعف شديد في جهاز المناعة. نتيجة لذلك ، تعمل الفئران العارية كمضيفين أفضل للتجارب في الجسم الحي حيث يتم إدخال الأنسجة الغريبة ، كما هو الحال في هذه الدراسة التي تراقب نقش الخلايا السرطانية الفلورية.

الآن بعد أن فهمت مدى أهمية الفئران للعلم ، دعنا نتحدث عن بعض الاكتشافات المثيرة التي قام بها الباحثون باستخدام هذه النموذجية.

في أوائل القرن العشرين ، أصبح ويليام إي كاسل أول عالم يستخدم الفئران لدراسة علم الوراثة في المختبر. حصل كاسل وطلابه على العديد من موضوعات بحثهم من آبي لاثروب ، مربي الذي باع الفئران كحيوانات أليفة من منزلها القريب. ومن المثير للاهتمام أن بعض هذه السلالات ، مثل خط C57BL / 6J ، لا تزال شائعة الاستخدام في مختبرات الأبحاث اليوم.

في أواخر عشرينيات القرن العشرين ، اكتشف السير ألكسندر فليمنج الخصائص المضادة للمضادات الحيوية للبنسلين باستخدام البكتيريا في طبق بتري ، ولكن لم يكن حتى بعد ما يقرب من 10 سنوات من تأكيد هوارد فلوري وإرنست تشين إمكاناته الدوائية عن طريق شفاء الفئران المصابة بالمكورات العقدية الانحلالية.

في عام 1945 ، تم تكريم فليمنج وفلوري وتشين لمساهماتهم الحائزة على جائزة نوبل في مجال الطب الحيوي.

في نفس الوقت تقريبا الذي تم فيه اكتشاف المضادات الحيوية ، وصف جورج سنيل لأول مرة منطقة الكروموسومات المعروفة باسم مركب التوافق النسيجي الرئيسي ، والذي يشفر المستقبلات التي تساعد الخلايا المناعية على اكتشاف الغزاة الأجانب. تعرف باسم مستضدات الكريات البيض البشرية في البشر ، وترتبط متغيرات معينة من هذه المستقبلات باضطرابات المناعة الذاتية ، حيث يتم تحديد الأنسجة المضيفة عن طريق الخطأ على أنها غريبة.

ثم استخدم رولف زينكرناجل وبيتر دوهرتي نظاما نموذجيا للفأر لتحديد أن التعرف على المستضد من قبل الخلايا التائية للجهاز المناعي هو المسؤول عن بدء الاستجابة المناعية.

في عام 1997 ، حصل ستانلي بروسينر على جائزة نوبل لتحديد البريونات - البروتينات المعدية غير المطوية - في الفئران المصابة بمرض التنكس العصبي ، سكرابي.

لعبت الفئران أيضا دورا أساسيا في العمل الذي قام به ريتشارد أكسل وليندا باك ، اللذين استنسخا لأول مرة عائلة كبيرة من جينات مستقبلات حاسة الشم. يتم تنشيط هذه البروتينات ، التي تعبر عنها الخلايا العصبية في الظهارة الشمية ، عن طريق الارتباط بالروائح المستنشقة. قام باك وأكسل أيضا بتطوير فهمنا بشكل كبير لكيفية انتقال الإشارات التي تنتجها هذه المستقبلات عبر دوائرنا العصبية. في عام 2004 ، حصلوا على جائزة نوبل لاكتشافاتهم الرائدة.

الآن بعد أن رأيت كيف أنتج عمل الفأر بعض التجارب التاريخية ، دعنا نلقي نظرة على بعض أنواع الأبحاث الجارية في الفئران اليوم. للبدء ، كثيرا ما تستخدم الفئران في البحوث السلوكية.

على سبيل المثال ، تصنع الفئران نماذج رائعة لقياس توازن المحرك. كما أنها تستخدم لدراسة كيفية تسجيل الدماغ للذكريات واستدعاؤها ، مع نماذج سلوكية مثل متاهة موريس المائية. في هذا الاختبار للذاكرة المكانية ، يتم تدريب الفئران على استخدام الإشارات المرئية لتحديد موقع منصة والهروب من بركة ماء.

نظرا لأن أجهزتنا المناعية تعمل بشكل مشابه ، فإن الفئران هي أيضا أنظمة جيدة لدراسة الأمراض المعدية. على سبيل المثال ، في هذه التجربة ، تستهلك الفئران الخبز الملوث بالليستيريا ثم يتم جمع أنسجة مختلفة للتحقيق في الآلية التي ينتشر بها هذا العامل الممرض المنقول بالغذاء في جميع أنحاء الجسم.

يمكن استخدام الفئران لدراسة تطور المرض الفيروسي أيضا. في هذه الدراسة ، تصاب الفئران عن طريق الأنف بفيروس الهربس من أجل تقليد التعرض الفسيولوجي لمسببات الأمراض.

التشابهنا الجيني العالي ليس مهما فقط للتحقيق في الأمراض البشرية. يمكن أن يؤدي فهم تطور الفئران أيضا إلى تحسين فهمنا للتنمية البشرية. على سبيل المثال ، في هذه الدراسة ، يتم تقسيم الفكين الجنينيين وتنميتهم في الثقافة لتصور نمو الأسنان المبكر بشكل أفضل.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE ل Mus musculus. في هذا الفيديو ، ناقشنا الخصائص العامة للفئران ، وسبب شعبيتها في المختبر ، والاكتشافات البارزة التي تم إجراؤها في هذا النموذج ، بالإضافة إلى بعض الطرق التي تستخدم بها الفئران في البحث اليوم. كما هو الحال دائما ، شكرا لمشاهدة JoVE Science Education!