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.

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.