av Amanda Maxwell

”Musen är det enda däggdjuret som har en så rik resurs av genetisk mångfald i kombination med möjligheten att manipulera arvsmassan i stor utsträckning, och är därför en kraftfull tillämpning för att modellera mänskliga sjukdomar.”-Justice et al. (2011)

Djurforskning är ett känslomässigt ämne som ger upphov till en passionerad debatt på båda sidor. Även om vissa tycker att det är obehagligt att tänka på är det viktigt att förstå varför djur som möss används för medicinsk vetenskap.

Möss fyller en speciell och viktig roll inom medicinsk forskning. Precis som människor är möss däggdjur, och deras kroppar genomgår många liknande processer, t.ex. åldrande, och har liknande immunförsvar mot infektioner och sjukdomar. Deras hormonsystem (endokrina system) är också mycket lika våra. De är också en av de första arterna – tillsammans med människor – som har fått sin fullständiga arvsmassa sekvenserad. Av detta har vi lärt oss att de delar ungefär 80 procent av sina gener med oss.

Förra månaden publicerade Dr Donald Branch, forskare vid Centre for Innovation, tillsammans med Dr Anton Neschadim från University of Toronto en ny modell ”Mouse models for immune-mediated platelet destruction or immune thrombocytopenia” i Current Protocols.

Många viktiga genombrott inom den medicinska vetenskapen har kommit från studier som genomförts på möss. Dessa inkluderar behandling av akut promyelocytisk leukemi – en form av blodcancer som drabbar unga vuxna och som nu är en av de mest behandlingsbara formerna av sjukdomen – samt genöverföringsprotokoll för cystisk fibros, som för närvarande testas.

Nobelbelönade vetenskapliga landvinningar som upptäckten av K-vitamin, utvecklingen av poliovaccinet, uppfinningen av tekniken med monoklonala antikroppar som nu används för cancerbehandling och uppklarandet av hur neuroner pratar med varandra i hjärnan skulle alla inte ha skett utan möss.

Missing in action: Några av de saker som den medicinska vetenskapen skulle ha saknat utan forskning på möss

• Utveckling av proteinkonjugatvacciner och testning på möss bidrog till att förbättra Hib-vaccinationen mot hjärnhinneinflammation (Haemophilus influenzae typ b) för små barn.
• Om inte testning i möss för att visa dess roll i att blockera hormonverkan skulle läkemedlet tamoxifen inte vara tillgängligt för kvinnor som behandling av och förebyggande mot bröstcancer.
• Nyligen genomförd forskning på möss som bär på ett förmänskligat immunsystem har avslöjat potentiella nya måltavlor för ett nytt tuberkulosvaccin.

Varför används djur fortfarande för klinisk forskning?

Och även om framstegen inom laboratorietekniken erbjuder alternativ som cell- och organoidkultur (3D-minikluster av celler som beter sig som små organ) för klinisk forskning, får forskarna fortfarande mycket värdefull information genom att arbeta med försöksdjur som t.ex. möss.

Vad som händer i en levande kropp kan inte undersökas med hjälp av t.ex. en skål med celler. Ofta involverar sjukdom mer än bara ett enda organ, och för att testa nya läkemedel måste vi titta på en hel kropp för att se hur den reagerar på behandlingen.

Forskare använder många andra system för kliniska undersökningar – till exempel cellodling, explantationer, sfäroider, in silico-modellering och organkultur – men musen erbjuder det som dessa alternativ inte kan erbjuda: en hel, levande organism där man kan undersöka sjukdom, reaktion på behandling, utveckling av cancer och andra grundforskningsfrågor.

Varför möss? Fysiologi

Musarnas fysiologi och storlek – de är tillräckligt små för att lätt kunna hanteras och inhysas – är de främsta skälen till deras popularitet i laboratoriet. Under 2013 använde laboratorier i Kanada drygt 1,2 miljoner möss i forskning enligt Canadian Council for Animal Care, det nationella organ som övervakar de strikta bestämmelserna kring hälsa och välbefinnande för alla laboratoriearter.
(CAC Animal Data Report 2013)

Fysiologiskt sett är möss mycket lika människor, om än cirka 3 000 gånger mindre (Partridge, 2013), men med liknande grundläggande kroppsfunktioner, som t.ex. produktion av blodkroppar (hematopoiesis), matsmältning, andning och hjärt- och kärlsystem. Även om det finns skillnader reagerar möss på samma sätt som människor när de är sjuka eller genomgår behandling.

För att ta ett exempel kan nämnas att forskare genom arbete på möss nyligen gjorde framsteg i behandlingen av blodsjukdomen immunmedierad trombocytopeni, en autoimmun sjukdom där kroppen bildar antikroppar som riktar in sig på trombocyter för att förstöras innan de kan användas för blodets koagulering (Neschadim och Branch, 2015; Yu et al. 2015). I en annan studie visade tester på möss med en annan typ av koagulationsstörning hur proteiner i en plasmatransfusion återställer koagulationsfunktionen och stoppar blödningen (Eltringham-Smith et al., 2015).

”Musmodeller av olika mänskliga sjukdomar, inklusive immun trombocytopeni, har varit relativt lätta att utveckla, eftersom musens fysiologi och ämnesomsättning liknar människans. Dessa modeller har varit oerhört värdefulla för mig och mitt team för att undersöka ITP. Utan dem skulle vi inte ha kommit lika långt i vår forskning och letat efter läkemedel som skulle kunna bidra till att förbättra livskvaliteten för många patienter. Vi har just publicerat detaljerade metoder för hur man sätter upp och använder musmodeller för ITP. En modell, vår musmodell med doseskalering, påminner mer om mänsklig ITP än de flesta andra modeller som för närvarande används av forskare.”

– Dr Donald R. Branch, PhD, forskare, Centre for Innovation, Canadian Blood Services

Varför möss? Avel och artdiversitet

Möss är också lätta att avla, med korta graviditeter och stora kullstorlekar som är viktiga för att hjälpa forskare att skapa sina egna modifierade möss. De flesta laboratorier i Kanada anskaffar dock icke-specialiserade möss från kommersiella uppfödare, som får ändamålsenligt uppfödda djur med en fullständig avelshistorik. För forskare är detta mycket viktigt: Att arbeta med djur som visar mycket små skillnader mellan individer ökar värdet av experimentella resultat, eftersom alla djur reagerar på samma sätt. För ännu mer konsekvens har vi också kunnat klona möss sedan 1997.

Å andra sidan är möss också extremt olika, vilket innebär att kommersiella uppfödare kan välja enskilda egenskaper för att skapa inavlade stammar med unika egenskaper. Till exempel har CBA-musen en låg förekomst av utveckling av brösttumörer (bröstcancer), medan BALB/c nakenmusen är immunbristfällig eftersom den saknar tymus. Den här typen av rasspecifika egenskaper är användbara, eftersom de gör det möjligt för forskare att fokusera på specifika sjukdomar. Forskare väljer mdx-möss, som saknar det mogna muskelproteinet dystrofin, som modeller för att studera Duchennes muskeldystrofi, medan andra väljer icke-obesdiabetiska (eller NOD) möss som bra modeller för att studera nya behandlingar av autoimmunitet (Wang et al. 2015).

Varför möss? Genomisk modifiering

Förutom avelsstrategier baserade på naturliga variationer har forskarna också tillgång till ett antal verktyg för genetisk modifiering. Eftersom möss delar cirka 80 procent av sina gener med människor är modifiering av musens DNA en kraftfull metod för att skapa djurmodeller för mänskliga sjukdomar. Tekniker som Cre/lox-systemet och det nyare genredigeringsverktyget CRISPR gör det möjligt för forskare att ta bort, aktivera eller reparera gener (Long, et al. 2016) och på så sätt återskapa mänsklig sjukdom i musen eller undersöka vad som händer när de korrigerar en mutation.

Avlägsnande eller inaktivering av en gen skapar vad forskarna kallar för en ”knock-out”-mus. Alternativt kan de skapa transgena djur genom att få mössen att uttrycka mänskliga gener eller bära mänskliga celler – eller till och med vävnader. Med sådana tekniker kan forskarna skapa ”humaniserade” möss som reagerar fysiologiskt nästan som vi, vilket gör det möjligt för forskarna att undersöka hur sjukdomar förändrar människokroppen och hur den reagerar på behandling. Forskare utför viktigt arbete om hiv-infektion och dess behandling med hjälp av möss med humaniserade immunsystem (Schultz et al., 2012). De har också testat nya terapier som förhindrar att Rhesus-negativa mödrar blir sensibiliserade för Rhesusfaktor under graviditeten, med hjälp av HOD-möss som uttrycker ett rekombinant protein som är specifikt för röda blodkroppar (Bernardo et al., 2015).

Även om det finns viktiga skillnader mellan musens och människans arvsmassa är dessa skillnader inte tillräckliga för att bortse från mössens värde för studiet av mänskliga sjukdomar. Även om regleringselement kan finnas på olika ställen, blandade runt under de 75 miljoner år som gått sedan musens och människans evolution skiljde sig åt, är deras grundläggande funktioner bevarade.

Bild

Om musen…

Djurforskare är ständigt medvetna om de tre R:na:

• Ersätt: Finns det ett alternativt experiment som inte kräver djur?
• Minska:
• Förädla: Kan vi justera försöksupplägget så att färre djur används?
• Förädla:

Djurforskning är strängt reglerad i Kanada, med strikta kontroller och övervakning för att garantera välfärd och etisk behandling. Dessa bestämmelser omfattar boende, miljöberikning, användning av läkemedel och bedövning och till och med uppfödning av genetiskt modifierade möss. Forskare måste först lägga fram sina experimentförslag för lokala och federala kommittéer för att upprätta en djurvårdsplan och bedöma faktorer som svårighetsgrad, utformning och vetenskapligt värde innan de går vidare med studierna.

Penicillin, som ursprungligen upptäcktes av Alexander Fleming 1928, framstod inte som en livräddande medicinsk behandling förrän Howard Florey, som testade dess säkerhet och effektivitet på möss över tio år senare. Utan möss (och andra djur) inom forskningen skulle human- och djurmedicinen vara utan penicillin, vaccin mot polio och hjärnhinneinflammation, monoklonala antikroppsterapier, botemedel mot akut promyelocytär leukemi och genöverföring mot cystisk fibros.

Bild

Varför möss? Oersättliga

Vetenskapsmän letar alltid efter alternativ till användningen av djur i klinisk forskning, men möss som experimentella modeller för mänskliga sjukdomar är än så länge oersättliga. Även med skillnader mellan de två arterna ger utförandet av grundforskning i humaniserade musmodeller för sjukdomar forskare värdefull information. Genom att använda möss som surrogatdjur kan forskarna först se hur patienterna kan reagera på behandlingen innan de får läkemedlet – ett viktigt steg för att garantera patientsäkerheten.

.