Введение
Крыса, используемая в научных исследованиях. Лабораторные крысы – это линии (штаммы) подвида крысы Rattus norvegicus domestica, выведенные и содержащиеся для проведения научных исследований. Хотя крысы используются в исследованиях реже, чем лабораторные мыши, они являются важной животной моделью для исследований в области психологии и биомедицинских наук.
Laboratory rats or lab rats are strains of the rat subspecies Rattus norvegicus domestica which are bred and kept for scientific research. While less commonly used for research than laboratory mice, rats have served as an important animal model for research in psychology and biomedical science.
Истоки разведения крыс
В Европе XVIII века дикие коричневые крысы (Rattus norvegicus) размножались в огромных количествах, и эта проблема стимулировала развитие индустрии по их отлову. Крысоловы зарабатывали не только на отлове грызунов, но и на продаже их в качестве пищи или, чаще, для дрессировки собак на крыс. Дрессировка собак на крысах была популярным видом спорта, заключавшимся в том, чтобы заполнить яму крысами и засечь время, за которое терьер убьет их всех. Со временем разведение крыс для этих соревнований могло привести к появлению вариаций в окраске, особенно альбиносов и крыс с капюшонами. Впервые один из этих альбиносов был доставлен в лабораторию для исследования в 1828 году в рамках эксперимента по голоданию. В течение следующих 30 лет крысы использовались в нескольких других экспериментах, и в конечном итоге лабораторная крыса стала первым животным, одомашненным исключительно в научных целях. В Японии в период Эдо широко практиковалось содержание крыс в качестве домашних животных, а в XVIII веке Юсо Таманокакехаси (1775) и Чинган Содатегуса (1787) опубликовали руководства по содержанию домашних крыс. Генетический анализ 117 штаммов крыс-альбиносов, собранных со всего мира, проведенный в 2012 году командой под руководством Такаси Курамото из Киотского университета, показал, что альбиносы произошли от крыс с капюшонами, и все альбиносы восходят к одному предку. Поскольку есть свидетельства того, что крыса с капюшоном в начале XX века была известна как «японская крыса», Курамото предположил, что одна или несколько японских крыс с капюшонами могли быть завезены в Европу или Америку, и крыса-альбинос, появившаяся в результате разведения этих крыс с капюшонами, является общим предком всех современных лабораторных крыс-альбиносов. Первая колония крыс в Америке, использовавшаяся для исследований в области питания, была основана в январе 1908 года Элмером Макколлумом, а затем Томас Берр Осборн и Лафайетт Мендель использовали потребности крыс в питательных веществах для определения деталей белкового питания. Репродуктивная функция крыс была изучена Гербертом Маклином Эвансом и Джозефом А. Лонгом в Институте экспериментальной биологии Калифорнийского университета в Беркли. Генетику крыс изучал Уильям Эрнест Касл в Институте Бусси Гарвардского университета до его закрытия в 1994 году. Крысы давно используются в исследованиях рака, например, в Институте исследований рака Крокера. Историческая значимость этого вида для научных исследований отражена в объеме литературы о нем: примерно на 50% больше, чем о лабораторных мышах. Альбиносы Холцмана, Лонг-Эванс и чернокапюшонные крысы Листера. Существуют также инбредные штаммы, но они используются не так часто, как инбредные мыши. Большая часть генома Rattus norvegicus была секвенирована. В октябре 2003 года исследователям удалось клонировать двух лабораторных крыс методом ядерного переноса. Это стало первым шагом в ряде разработок, которые сделали крыс доступными для генетических исследований, хотя они все еще отстают от мышей, которые лучше подходят для методов, обычно используемых для генетических манипуляций с использованием эмбриональных стволовых клеток. Многие исследователи, стремящиеся связать наблюдения за поведением и физиологией с основными генами, считают некоторые аспекты крыс более релевантными для человека и более легкими для наблюдения, чем у мышей, что стимулирует разработку методов генетических исследований, применимых к крысам. Исследование 1972 года сравнило новообразования у крыс Sprague Dawley от шести различных коммерческих поставщиков и выявило весьма значительные различия в частоте эндокринных и молочных опухолей. Были даже значительные различия в частоте опухолей надпочечников у крыс из одного источника, выращенных в разных лабораториях. Все, кроме одной, опухоли яичек были обнаружены у крыс от одного поставщика. Исследователи обнаружили, что частота опухолей у крыс Sprague Dawley от разных поставщиков варьировалась в той же степени, как и между разными штаммами крыс. Авторы исследования «подчеркнули необходимость крайней осторожности при оценке исследований канцерогенности, проводимых в разных лабораториях и/или на крысах из разных источников». Во время нормирования продуктов питания во время Второй мировой войны британские биологи ели лабораторных крыс в сливочном соусе. Ученые также потратили время на изучение терморегуляции хвоста крысы в исследованиях. Хвост крысы действует как переменный теплообменник. Кровоток в хвосте позволяет осуществлять терморегуляцию, поскольку он контролируется симпатическими вазоконстрикторными нервами. Вазодилатация происходит при повышении температуры хвоста, что приводит к потере тепла. Вазоконстрикция происходит при понижении температуры хвоста, что позволяет сохранять тепло. Терморегуляция в хвосте крысы использовалась для изучения метаболизма.
Крыса вистар
Крыса Вистар – это неинбридная белая крыса. Эта порода была разработана в Институте Вистара в 1906 году для использования в биологических и медицинских исследованиях и является первой крысой, специально выведенной для использования в качестве модельного организма, в то время как в лабораториях преимущественно использовали домашнюю мышь (Mus musculus). Более половины всех лабораторных линий крыс происходят от исходной колонии, основанной физиологом Генри Гербертом Дональдсоном, научным администратором Милтоном Дж. Гринманом и генетиком/эмбриологом Хелен Дин Кинг. В настоящее время крыса Вистар – одна из самых популярных крыс, используемых в лабораторных исследованиях. Для неё характерны широкая голова, длинные уши и длина хвоста, всегда меньшая длины тела. Sprague Dawley и Long–Evans были выведены из крыс Вистар. Крысы Вистар более активны, чем, например, крысы Sprague Dawley. Спонтанно гипертензивная крыса и крыса Льюиса – другие известные линии, выведенные из крыс Вистар.
Крыса Лонг-Эванса
Крыса Лонг-Эванс – это неинбридная крыса, выведенная Лонгом и Эвансом в 1915 году путем скрещивания нескольких самок Вистар с диким серым самцом. Крысы Лонг-Эванс обычно белые с черной «шапочкой», реже – белые с коричневой «шапочкой». Они используются в качестве универсальной модельной системы, часто в поведенческих исследованиях, особенно в изучении алкоголя. Крысы Лонг-Эванс потребляют алкоголь значительно быстрее, чем другие линии, что позволяет сократить время, необходимое для проведения поведенческих исследований.
Щенок Спраг Доули
Sprague Dawley – это неинбридная, многоцелевая порода белой крысы, широко используемая в медицинских и диетологических исследованиях. Ее главное преимущество – спокойный характер и простота в обращении. Эта порода крыс была впервые выведена на ферме Sprague Dawley (позже преобразованной в Sprague Dawley Animal Company) в Мэдисоне, штат Висконсин, в 1925 году. Изначально название писалось через дефис, хотя современный фирменный стиль (Sprague Dawley, торговая марка, принадлежащая Envigo) этого не предусматривает. Средний размер помета у крыс Sprague Dawley составляет 11,0. У этих крыс хвост обычно длиннее по отношению к длине тела, чем у крыс Вистар. Они использовались в деле Сералини, где утверждалось, что гербицид РаундАп повышает частоту возникновения опухолей у этих крыс. Однако, поскольку известно, что у этих крыс опухоли развиваются с высокой (и сильно варьируемой) скоростью, исследование было признано имеющим недостатки в методологии, а его результаты – неподтвержденными.
Крыса биоразведение
Крыса биоразмножения (также известная как крыса, предрасположенная к диабету, или крыса BBDP) – это инбредный штамм, который спонтанно развивается аутоиммунный сахарный диабет 1 типа. Подобно мышам NOD, крысы биоразмножения используются в качестве животной модели сахарного диабета 1 типа. Этот штамм воспроизводит многие характеристики сахарного диабета 1 типа у человека и внес значительный вклад в изучение патогенеза СД1.
Крыса Браттлеборо
Крыса Браттлборо – это линия, выведенная Генри А. Шредером и техником Тимом Винтоном в Вест-Браттлборо, штат Вермонт, начиная с 1961 года для Дартмутской медицинской школы. У неё имеется спонтанная генетическая мутация, из-за которой особи не способны вырабатывать гормон вазопрессин, участвующий в регуляции функции почек. Шредер и Винтон разводили этих крыс для лабораторных исследований и заметили, что помет из 17 особей чрезмерно пил воду и выделял мочу.
Бесшерстная крыса
Безволосые лабораторные крысы предоставляют исследователям ценные данные о нарушениях иммунной системы и генетических заболеваниях почек. По оценкам, существует более 25 генов, вызывающих рецессивную безыволосость у лабораторных крыс. Наиболее распространенные из них обозначаются как rnu (Rowett nude), fz (fuzzy) и shn (shorn). У крыс Роуэтта (Rowett nude), впервые обнаруженных в 1953 году в Шотландии, отсутствует тимус. Отсутствие этого органа серьезно ослабляет их иммунную систему, что приводит к резкому увеличению частоты инфекций дыхательных путей и глаз. Крысы с генотипом fuzzy были идентифицированы в 1976 году в лаборатории в Пенсильвании. Ведущей причиной смерти крыс fz/fz является прогрессирующая почечная недостаточность, начинающаяся примерно в возрасте одного года. Крысы shorn были выведены в 1998 году в Коннектикуте из крыс породы Sprague Dawley. Они также страдают от тяжелых проблем с почками.
Крыса Льюиса
Крыса Льюиса была выведена Маргарет Льюис из линии Вистар в начале 1950-х годов. Для неё характерны альбино-окраска, спокойный нрав и низкая плодовитость.
Королевский колледж хирургов крыса
Крыса Королевского колледжа хирургов (или крыса RCS) – первое известное животное с наследственной дегенерацией сетчатки. Хотя генетический дефект оставался неизвестным на протяжении многих лет, в 2000 году было установлено, что он вызван мутацией в гене MERTK. Эта мутация приводит к нарушению фагоцитоза внешних сегментов фоторецепторов пигментным эпителием сетчатки.
Кавасаки-крыса
Трясущаяся крыса Кавасаки (SRK) – это аутосомно-рецессивный мутант, несущий короткую делецию в гене RELN (реэлин). Это приводит к снижению экспрессии белка реэлина, необходимого для правильной ламинации коры головного мозга и развития мозжечка. Ее фенотип сходен с фенотипом широко изученной мыши-релер. Трясущаяся крыса Кавасаки была впервые описана в 1988 году. Данная линия, как и крыса Льюиса, является хорошо известной породой, выведенной из крыс Вистар.
Сахарная крыса
Крыса Цукер была выведена в качестве генетической модели для изучения ожирения и гипертонии. Она названа в честь Лоис М. Цукер и Теодора Ф. Цукер, пионеров в исследовании генетики ожирения. Существуют два типа крыс Цукер: стройная крыса Цукер, обозначаемая доминантным признаком (Fa/Fa) или (Fa/fa); и типично ожиревшая (или жирная) крыса Цукер, также известная как диабетически-жирная крыса Цукер (крыса ZDF), которая фактически является рецессивным признаком (fa/fa) рецептора лептина и может весить более чем в два раза больше среднего веса. У ожиревших крыс Цукер в крови повышенный уровень липидов и холестерина, они проявляют устойчивость к инсулину, не страдая гипергликемией, и набирают вес за счет увеличения как размера, так и количества жировых клеток. Ожирение у крыс Цукер в первую очередь связано с их гиперфагией и повышенным чувством голода; однако, объем потребляемой пищи не полностью объясняет гиперлипидемию или общий состав тела.
Крысы-нокауты
Крыса с нокаутом гена (также называемая нокаут или нокаутом) — это генетически модифицированная крыса, у которой один ген выключен посредством направленной мутации. Крысы с нокаутом гена могут воспроизводить человеческие заболевания и являются важным инструментом для изучения функций генов, а также для поиска и разработки лекарственных препаратов. Создание крыс с нокаутом гена стало технически возможным в 2008 году благодаря работе, финансируемой Национальным институтом здравоохранения (NIH) в размере 120 миллионов долларов США через Консорциум проекта секвенирования генома крысы, и работе, проделанной членами Консорциума по созданию крыс с нокаутом гена (KORC). SAGE Labs коммерциализует модели заболеваний крыс с нокаутом гена для болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, гипертонии и диабета, основанные на технологии нуклеаз цинковых пальцев.