Una introducción al ratón de laboratorio: Mus musculus

Roedores constituyen cerca del 90% de todos los animales utilizados en la investigación, la mayoría de ellos es ratones.

Ratones son fáciles y baratos de mantener, y su semejanza genética a los seres humanos, junto con su tiempo de generación corto y alta fertilidad, que sean los candidatos ideales para la manipulación genética y el estudio.

Este video ofrece una visión general del ratón como organismo modelo y discute algunos de sus múltiples aplicaciones en investigación biológica y biomédica.

El ratón común de la casa, Mus musculus, pertenece a la clase mamífera vertebrados. Los ratones se encuentran en el orden más grande de los mamíferos: Rodentia, caracterizado por grandes incisivos que crecen continuamente durante toda la vida del animal.

Los ratones son entre los mamíferos más pequeños, un promedio de 1 g de peso al nacer y al alcanzar su peso máximo de unos 25-40 g en la edad adulta.

En comparación con otros mamíferos, el ciclo de vida del ratón también es relativamente corto. La gestación dura solo 18-21 días, momento en el que los cachorros nacen ciegos y sin pelo. Mientras que alimentan de leche de la madre para las primeras semanas de vida, los cachorros se convertirán en adultos sexualmente maduros por tan sólo 8 semanas de edad.

Debido a su capacidad para adaptarse a una variedad de ambientes, los ratones pueden encontrarse en todos los continentes excepto la Antártida. Como una especie de comensal, los ratones viven con frecuencia en estrecha asociación con los seres humanos; nos guste o no!

¿Por qué son estas criaturas familiares tan popular en la investigación?

La capacidad de producir rápidamente grandes cantidades de crías de ratones permite la generación rápida y barata de una colonia de animales para investigación científica. Además, el hecho de que los ratones son tan pequeños significa que la Colonia puede ser ubicada en una cantidad mínima de espacio. El mismo no puede decirse de la mayoría de los mamíferos.

A pesar de nuestras diferencias físicas considerables, ratones y otros mamíferos placentarios comparten una llamativa semejanza genética a los seres humanos. Ratón secuenciado el genoma ha sido completamente, lo que facilita la manipulación genética como la generación de ratones "knockout", cuyos genomas son modificados para reemplazar un segmento de codificación de genes específicos con marcadores seleccionables, anulación de tal modo que el gen.

Uso de ratones knockout, podemos evaluar el requisito fisiológico para los productos de genes individuales, como en este experimento de medir cambios en la frecuencia cardíaca embrionaria causada por ausencia de la enzima Furin.

Existen muchas familias de cepas consanguíneas de ratón. Debido a su uniformidad elimina las variables que pueden introducirse por la diversidad genética entre los ratones, el uso de estas cepas mejora reproducibilidad experimental.

¿Pero qué cepa elegirá para su experimento? La respuesta depende más de tu color favorito de la capa. De hecho, incluso puede un ratón con ninguna capa en absoluto! La composición genética de esta pequeña criatura, conocido como el ratón desnudo, conduce a la falta de pelo, sino también un sistema inmune seriamente comprometido. Como resultado, ratones desnudos sirven mejor anfitriones para los experimentos in vivo donde se introduce el tejido exterior, como en este estudio supervisar el engraftment de células cancerosas fluorescente.

Ahora que tiene una comprensión de la importancia ratones para la ciencia, vamos a hablar de algunos descubrimientos emocionantes, los investigadores han hecho uso de estos animales modelo.

A principios del siglo XX, William E. Castle se convirtió en el primer científico usar ratones para estudiar genética en el laboratorio. Castillo y sus alumnos obtienen muchos de sus temas de investigación de Abbie Lathrop, un criador que vende ratones como animales domésticos de su casa cercana. Curiosamente, algunas de estas cepas, como la línea de C57BL/6J, todavía se utilizan en laboratorios de investigación hoy.

En la última década de 1920, Sir Alexander Fleming descubrió las propiedades antibióticas de la penicilina utilizando bacterias en caja Petri, pero no fue hasta casi 10 años después que Howard Florey y Ernst Chain confirmaron su potencial farmacológico por curación ratones infectados con estreptococos hemolíticos.

En 1945, Fleming, Florey y cadena fueron reconocidos por sus contribuciones de ganador del Premio Nobel en el campo de la biomedicina.

Al mismo tiempo se descubrieron antibióticos, George Snell describió por primera vez la una región cromosómica conocida como el complejo principal de histocompatibilidad, que codifica los receptores que ayudan a las células inmunes detectar invasores extranjeros. Conocidas como antígenos leucocitarios humanos en seres humanos, variantes específicas de estos receptores están ligadas a trastornos autoinmunes, donde tejido anfitrión es erróneamente identificado como extranjeros.

Rolf Zinkernagel y Peter Doherty entonces utilizan un sistema de modelo de ratón para determinar que el reconocimiento del antígeno por las células T del sistema inmune es responsable de la iniciación de la respuesta inmune.

En 1997, Stanley Prusiner recibió el Premio Nobel para la identificación de los priones, proteínas mal plegadas, infecciosas, en ratones infectados con la enfermedad neurodegenerativa, tembladera.

Ratones fueron también instrumentales en el trabajo realizado por Richard Axel y Linda Buck, quien clonó por primera vez la gran familia de genes olfativos del receptor. Estas proteínas, expresadas por las neuronas del epitelio olfatorio, se activan por Unión a los olores inhalados. Buck y Axel avanzaron también significativamente nuestra comprensión de cómo las señales producidas por estos receptores son transmitidas a través nuestros circuitos neuronales. En 2004, recibieron el Premio Nobel por sus descubrimientos innovadores.

Ahora que has visto cómo ratón trabajo ha producido algunos experimentos de referencia históricamente, echemos un vistazo a algunos de los tipos de investigación sucediendo hoy en ratones. Para empezar, los ratones se utilizan con frecuencia en investigación conductual.

Por ejemplo, los ratones hacen grandes modelos para medir el equilibrio motor. También se utilizan para estudiar cómo el cerebro registra y recuerda memorias, con paradigmas conductuales tales como el laberinto acuático de Morris. En esta prueba de memoria espacial, ratones están capacitados para utilizar claves visuales para localizar una plataforma y un escape de un estanque de agua.

Porque nuestro sistema inmunológico funciona de manera similar, los ratones también son buenos sistemas para el estudio de enfermedades infecciosas. Por ejemplo, en este experimento, ratones consumen pan contaminado con Listeria y luego se recogen diversos tejidos para investigar el mecanismo por el cual este patógeno de transmisión alimentaria se extiende por todo el cuerpo.

Ratones se pueden utilizar para estudiar la progresión de la enfermedad viral. En este estudio, ratones infectados intranasal con virus del herpes para imitar fisiológica exposición al patógeno.

Nuestra alta similitud genética no es sólo importante para la investigación de enfermedades humanas; entender el desarrollo del ratón también puede mejorar nuestra comprensión del desarrollo humano. Por ejemplo, en este estudio, mandíbulas embrionarias son seccionadas y crecidas en cultura para visualizar mejor el desarrollo temprano del diente.

Acabo de ver introducción de Zeus a Mus musculus. En este video, hablamos de características generales de los ratones, por qué son tan populares en el laboratorio, descubrimientos hito en este modelo, como así como algunas de las formas en que se utilizan ratones en investigación hoy. ¡Como siempre, gracias por ver JoVE Ciencias de la educación!