מבוא לעכבר המעבדה: שרירים

מכרסמים מהווים כ -90% מכלל בעלי החיים המשמשים במחקר, רובם עכברים.

עכברים הם קלים וזולים לתחזוקה, והדמיון הגנטי שלהם לבני אדם, יחד עם זמן הדור הקצר שלהם ופוריות גבוהה, הופכים אותם למועמדים אידיאליים למניפולציה גנטית ומחקר.

וידאו זה מספק סקירה כללית של העכבר כאורגניזם מודל ודן בכמה מהיישומים הרבים שלו במחקר ביולוגי וביו-רפואי.

עכבר הבית המשותף, שרירים, שייך למעמד היונקים של בעלי חוליות. עכברים נמצאים בסדר הגדול ביותר של יונקים: מכרסמים, המאופיינת בחותמות גדולות הגדלות ברציפות לאורך חיי החיה.

עכברים הם בין היונקים הקטנים ביותר, במשקל ממוצע של 1 גרם בלידה ומגיעים למשקל השיא שלהם של כ 25 - 40 גרם בבגרות.

בהשוואה ליונקים אחרים, מחזור החיים של העכברים הוא גם קצר יחסית. ההיריון נמשך רק 18 - 21 ימים, ובשלב זה הגורים נולדים חסרי שיער ועיוורים. בעוד הם ניזונים מחלב אמם בשבועות הראשונים לחייהם, הגורים יתפתחו למבוגרים בוגרים מינית בגיל 8 שבועות בלבד.

בשל יכולתם להסתגל למגוון סביבות, ניתן למצוא עכברים בכל יבשת למעט אנטארקטיקה. כמין קומי, עכברים חיים לעתים קרובות בקשר הדוק עם בני אדם; בין אם אנחנו אוהבים את זה או לא!

אז למה היצורים המוכרים האלה כל כך פופולריים במחקר?

היכולת של עכברים לייצר במהירות מספר גדול של צאצאים מאפשרת דור מהיר וזול של מושבה של בעלי חיים לחקירה מדעית. בנוסף, העובדה שעכברים הם כל כך קטנים אומר כי המושבה יכולה להיות שוכנות בכמות מינימלית של שטח. אותו הדבר לא ניתן לומר על רוב היונקים.

למרות ההבדלים הפיזיים הרבים בינינו, עכברים ויונקים שליה אחרים חולקים דמיון גנטי בולט לבני אדם. גנום העכבר כבר רצף מלא, המאפשר מניפולציות גנטיות כגון הדור של עכברים "נוקאאוט", אשר הגנום שלהם משתנה כדי להחליף קטע קידוד גנים ספציפיים עם סמנים לבחירה, ובכך לדפוק את הגן הזה.

באמצעות עכברי נוקאאוט, אנו יכולים להעריך את הדרישה הפיזיולוגית למוצרי גנים בודדים, כמו בניסוי זה המודד שינויים בקצב הלב העוברי הנגרם על ידי היעדר האנזים פורין.

משפחות רבות של זני עכברים מלידה קיימות. מכיוון שאחידותם מבטלת את המשתנים שעשויים להיות מוצגים על ידי מגוון גנטי בקרב עכברים בודדים, השימוש בזנים אלה משפר את הרבייה הניסיונית.

אבל איזה זן תבחר לניסוי שלך? התשובה תלויה ביותר מצבע המעיל האהוב עליך. למעשה, אולי אפילו תרצה עכבר ללא מעיל בכלל! ההרכב הגנטי של היצור הקטן הזה, המכונה העכבר העירום, מוביל לשיער חסר, אבל גם למערכת חיסונית פגועה קשות. כתוצאה מכך, עכברים עירומים משמשים מארחים טובים יותר לניסויים ב- vivo שבהם מוצגת רקמה זרה, כמו במחקר זה המנטר את החריטה של תאים סרטניים פלואורסצנטיים.

עכשיו שיש לכם הבנה עד כמה עכברים חשובים למדע, בואו נדבר על כמה תגליות מרגשות שחוקרים עשו באמצעות חיות המודל האלה.

בתחילת המאה ה -20, ויליאם א. קאסל הפך למדען הראשון שהשתמש בעכברים כדי לחקור גנטיקה במעבדה. קאסל ותלמידיו השיגו רבים מנושאי המחקר שלהם מאבי לת'רופ, מהודר שמכר עכברים כחיות מחמד מביתה הסמוך. מעניין, חלק זנים אלה, כגון קו C57BL / 6J, עדיין נפוץ במעבדות מחקר היום.

בסוף שנות העשרים, סר אלכסנדר פלמינג גילה את התכונות האנטיביוטיות של פניצילין באמצעות חיידקים בצלחת פטרי, אבל רק אחרי כמעט 10 שנים הווארד פלורי וארנסט צ'ינל אישרו את הפוטנציאל הפרמקולוגי שלה על ידי ריפוי עכברים נגועים בסטרפטוקוצ'י המוליטי.

בשנת 1945 הוכרו פלמינג, פלורי וצ'יינה על תרומתם זוכת פרס נובל לתחום הביו-רפואה.

בערך באותו הזמן שבו התגלו אנטיביוטיקה, ג'ורג' סנל תיאר לראשונה את האזור הכרומוזומלי המכונה קומפלקס ההיסטו-תאימות העיקרי, המקודד קולטנים המסייעים לתאי החיסון לזהות פולשים זרים. ידוע בשם אנטיגנים לויקוציטים אנושיים בבני אדם, וריאנטים ספציפיים של קולטנים אלה קשורים להפרעות אוטואימוניות, שם רקמה מארחת מזוהה בטעות כזר.

רולף זינקרנגל ופיטר דוהרטי השתמשו אז במערכת מודל עכבר כדי לקבוע כי זיהוי אנטיגן על ידי תאי ה- T של מערכת החיסון אחראי לתחילת התגובה החיסונית.

בשנת 1997 זכה סטנלי פרוסינר בפרס נובל על זיהוי פריונים — חלבונים מידבקים שלא טופלו כהלכה — בעכברים שנדבקו במחלה הנוירודגנרטיבית, גרוטאות.

עכברים היו גם אינסטרומנטליים בעבודה שבוצעה על ידי ריצ'רד אקסל ולינדה באק, אשר שיכפלו לראשונה את המשפחה הגדולה של גנים קולטני ריח. חלבונים אלה, המתבטאים על ידי נוירונים באפיתל הריח, מופעלים על ידי כריכה לריחות בשאיפה. באק ואקסל גם קידמו באופן משמעותי את הבנתנו כיצד האותות המיוצרים על ידי קולטנים אלה מועברים דרך המעגלים העצביים שלנו. בשנת 2004 הם זכו בפרס נובל על תגליותיהם פורצות הדרך.

עכשיו שראיתם איך עבודת עכברים הפיקה כמה ניסויים נקודתיים מבחינה היסטורית, בואו נסתכל על כמה מסוגי המחקרים שקמים בעכברים היום. בתור התחלה, עכברים משמשים לעתים קרובות במחקר התנהגותי.

לדוגמה, עכברים עושים מודלים נהדרים למדידת איזון מוטורי. הם משמשים גם כדי לחקור כיצד המוח מתעד ונזכר בזיכרונות, עם פרדיגמות התנהגותיות כגון מבוך המים מוריס. במבחן זה של זיכרון מרחבי, עכברים מאומנים להשתמש ברמזים חזותיים כדי לאתר פלטפורמה ולברוח מבריכת מים.

מכיוון שמערכת החיסון שלנו מתפקדת באופן דומה, עכברים הם גם מערכות טובות לחקר מחלות זיהומיות. לדוגמה, בניסוי זה, עכברים צורכים לחם מזוהם עם ליסטריה ולאחר מכן רקמות שונות נאספים כדי לחקור את המנגנון שבאמצעותו פתוגן זה המועבר במזון מתפשט בכל הגוף.

עכברים יכולים לשמש כדי ללמוד התקדמות המחלה הנגיפית גם כן. במחקר זה, עכברים נגועים תוך הרדמה בנגיף הרפס על מנת לחקות חשיפה פיזיולוגית לפתוגן.

הדמיון הגנטי הגבוה שלנו אינו חשוב רק לחקירת מחלות אנושיות; הבנת התפתחות העכבר יכולה גם לשפר את הבנתנו את ההתפתחות האנושית. לדוגמה, במחקר זה, לסתות עובריות הן חתך וגדל בתרבות כדי לדמיין טוב יותר התפתחות שיניים מוקדמת.

הרגע צפית בהקדמה של JoVE עם השרירים. בסרטון זה דנו במאפיינים כלליים של עכברים, מדוע הם כל כך פופולריים במעבדה, תגליות ציון דרך שנעשו במודל זה, כמו גם כמה מהדרכים שבהן עכברים משמשים במחקר היום. כמו תמיד, תודה שצפית בחינוך מדעי JoVE!