Mouse lemur mogao bi poslužiti kao idealni model za primatnu biologiju i ljudsku bolest

Прекрасная Планета (Lipanj 2019).

Anonim

Lemur miša - najmanji primat na svijetu - ima potencijal za preobrazbu polja genetike i služi kao idealan model za širok raspon primate biologije, ponašanja i medicine, uključujući kardiovaskularne bolesti i Alzheimerovu bolest, doktori istražuju medicinski fakultet Sveučilišta Stanford,

Desetljećima se znanstvenici oslanjaju na miševe, voćne muhe i crve kao genetičke modele, ali unatoč njihovom uspjehu, ti organizmi rutinski ne uspijevaju oponašati mnoge aspekte biološke primate, uključujući mnoge ljudske bolesti, rekao je profesor Mark Krasnow, dr. Sc. biokemija.

Frustriran nedostatkom dobrog studijskog modela, Krasnow i njegovi kolege okrenuli su se lemuri miša i počeli provoditi detaljne fiziološke i genetske studije na stotine tih sitnih, poslušnih stvorenja u kišnim šumama Madagaskara.

Znanstvenici tvrde da su već identificirali više od 20 pojedinačnih lemusa s jedinstvenim genetskim svojstvima, uključujući pretilost, visoki kolesterol, visoku razinu šećera u krvi, srčane aritmije, progresivnu bolest oka i motor i osobnost poremećaji. Njihova je nada da nastavak proučavanja ovih bogatih primata može dovesti do boljeg razumijevanja, a možda i boljeg tretmana, ovih i drugih uvjeta u lemurima i ljudima.

"Ogroman potencijal"

"Mislim da mišji lemuri imaju veliki potencijal za naše razumijevanje primate biologije, ponašanja i očuvanja, na isti način na koji voće muhe i miševi tijekom posljednjih 30 ili 40 godina su transformirali naše razumijevanje razvojne biologije i mnogim drugim područjima biologije i medicine, "Rekao je Krasnow. "Neki od najfascinantnijih i najvažnijih pitanja koja treba odgovoriti su primati-specifični. Za one, zaista nam je potrebno nešto osim ljudi da nadopunimo posao koji je učinjen u voćnim mušicama i miševima."

Rad koji opisuje otkrića istraživača objavit će se online 9. lipnja u genetici. Krasnow je viši autor. Glavno autorstvo dijele diplomirani student Camille Ezran i postdoktorski učenjak Caitlin Karanewsky.

Projekt je započeo 2009. godine kada je Krasnow, frustriran nedostatkom dobrog životinjskog modela za plućnu bolest - njegovo područje stručnosti - naložilo je trojici srednjoškolaca da traže životinjski svijet za nešto bolje. Do kraja ljeta, pripravnici su došli do lemure miša, koji odgovara svim potrebnim kriterijima: poput miševa, te su životinje male (oko dvostruko veće od miša), brzo se razvijaju, brzo se reproduciraju, proizvode mnoge potomke, i je jeftin i jednostavan za održavanje i upravljanje. U genetskim terminima, lemur miša je oko sredine između ljudi i miševa, rekao je Krasnow.

"Kad razgovaram sa znanstvenicima, njihova se lica upali kad im kažem o lemurima miša jer se radi o veličini miša, ali su primati, pa čini veliku razliku", rekao je Ezra, koja je bila jedna od srednjih škola pripravnika. "Mislim da doista predstavljaju takav veliki potencijal za biološka, ​​bihevioralna i medicinska istraživanja općenito."

Rano u projektu, Krasnow je tražio perspektivu veterinara Stanford, u konačnici zapošljava Megan Albertellija, doktora dr. Sc., Docenta komparativne medicine. Albertelli je genetičar i stručnjak za primate, rekao je da je u početku bila skeptična za ideju lemusa kao životinjskih modela, ali je ubrzo postala oduševljena nakon što je shvatila njihov ogroman potencijal za doprinos u razumijevanju neuroloških problema, bolesti oka i drugih okolnosti u kojima su modeli miša pali.

Putovanje u Francusku

Pratila je grupu na izletu u Francusku kako bi posjetila znanstvenike koji su godinama proučavali lemuse u laboratoriju. Francuski tim je utvrdio da neki lemuri starenja razvijaju oblik demencije i akumuliraju plakove u mozgu koji nalikuju onima Alzheimerovih pacijenata.

"Vidio sam da su obećavajući modeli za Alzheimerovu bolest", rekao je Albertelli. "Alzheimerove bolesti je stanje koje je teško modelirati u drugim životinjskim vrstama, pa je to bilo vrlo uzbudljivo".

Mouse lemuri žive isključivo na Madagaskaru, gdje se nalaze u velikom broju. Desetine milijuna ljudi naseljavaju otok. Dok su lemuri uglavnom ugroženi zbog uništavanja staništa, mišji lemuri nisu pod prijetnjom i slobodno lutaju otok, rekao je Ezran, koji ih naziva "glodavcima Madagaskara".

Istraživači Stanforda počeli su razvijati suradnju s drugim znanstvenicima koji proučavaju lemure, uključujući i one u Centru ValBio u blizini nacionalnog parka Ranomafana u Madagaskaru koji već desetljećima istražuje ekologiju lemusa, obiteljsku strukturu i ponašanje.

Tijekom periodičnih posjeta otoku, Krasnow i njegovi kolege naučili su kako uhvatiti smeđe mišje lemure u prašumi neposredno ispred istraživačke postaje, koristeći malu banana dio unutar zamke kao mamac. Znanstvenici su zatim označili i fotografirali svaku životinju, dali im temeljita fizička ispitivanja, analizirali ih za probleme ponašanja i abnormalnosti te uklonili kap krvi za detaljne genetske i serumske studije. Životinje su zatim puštene natrag u divljinu kako bi ih istraživači mogli pratiti tijekom vremena kako bi vidjeli kako njihova okruženja mogu utjecati na njihov napredak i zdravlje. Godine 2013. Stanford je izgradio sofisticirani laboratorij za molekularnu biologiju i genetiku unutar kompleksa ValBio, gdje se te studije mogu provesti.

'Distinctive osobnosti'

Lemuri imaju osebujne osobnosti, rekao je Krasnow, a istraživači su dali ime svakom od njih, na temelju njegovog ili njezinog izgleda ili ponašanja. Na primjer, jedan se zvao Feisty zbog njegove neuobičajeno agresivne prirode; većina lemusa su poslušna.

Rad je doveo do sasvim novog načina izvođenja genetske studije, rekao je Krasnow, koji je također istražitelj Instituta za medicinski institut Howard Hughes. Umjesto korištenja tradicionalne metode uvođenja genetskih mutacija u miševe za stvaranje "knockout" miševa - ili životinja s prilagođenim genima - otkrili su da su u mogućnosti pronaći prirodne inačice među životinjama u divljini. Štoviše, u radu s lemurima u njihovim rodnim staništima, istraživači bi mogli bolje razumjeti kako životinje djeluju u interakciji sa svojom okolinom i odnos između gena i okoliša.

"Umjesto uvođenja mutacija u miševe ili voćnih mušica, radimo nešto slično onome što se dešava kod ljudi", rekao je. "Gledamo na svu prekrasnu genetsku varijaciju koja je već prisutna u prirodi, budući da tamo ima toliko milijuna lemurnih miša. Izračunavamo da većina mutacija" nokautiranja "već postoje u prirodi, a sve što trebamo učiniti je naći ih I zato što se trošak redoslijeda genoma brzo pada, sada je moguće slijediti genome tisuća mišjih lemusa kako bi vidjeli koji mutacije oni nose. "

Na taj način, istraživači su mogli ostvariti za nekoliko godina za mali dio troškova što će International Knockout Mouse Consortium ostvariti za 10 godina, po cijeni od gotovo milijardu dolara, rekao je.

No, projekt bi mogao upotrijebiti dodatno osoblje, budući da je proces hvatanja životinja i njihovo pregledanje u laboratoriju intenzivno radno, rekao je. On i njegovi kolege iznijeli su višenamjensko rješenje koje će doprinijeti lokalnom obrazovnom sustavu, a istodobno pomaže očuvati populaciju lemusa u Madagaskaru čije stanište ugrožava poljodjelstvo, rudarstvo i logiranje interesa, kazao je.

Pomoć studentima

Grupa razvija znanstveni nastavni plan i program za uporabu u malagazinskim srednjim školama u kojima učenici uče o biologiji istražujući bogatu okolinu neposredno izvan svojih školskih kuća. Među instruktorima je bio dr. Sc. Manu Prakash, docent biomedicinara na Stanfordu i pionir na polju "štedljive znanosti", koji je svojim Madagaskarom doveo svoje moćne papirnate mikroskope i učio učenicima kako istražiti mikroskopski svijet u kojem žive, uključujući uši u njihovu kosu, patogeni u vodi i paraziti koji uzrokuju bolesti u njihovom okruženju. Program je prvi put uveden među sveučilišne studente, od kojih su neki sada pretraživali lemuse u laboratoriju Stanford u Madagaskaru.

"Vidjeli smo to kao priliku, jer idemo tamo da proučimo jedinstvene životinje i biologiju i ekologiju Madagaskara, što je bez premca u svijetu", rekao je Krasnow. "To je broj 1 za biološku raznolikost, ali većina učenika ne shvaća ono što imaju u njihovim dvorištima jer ih se poučava iz udžbenika i učitelja koji su naučili od Europljana".

Kazao je kako se istraživači nadaju proširiti znanstvene nastavne planove na svim razinama obrazovanja, pomažući osposobljavanju malagaških znanstvenika budućnosti i izgradnji znanstvene sposobnosti u zemlji, sve dok stvara uvažavanje lokalnog stanovništva o potrebi razumijevanja i očuvanja lemusa i druge vrste za budućnost.

"Pokušavamo to učiniti na način koji je poštovan i pomoći će lemurima i Madagaskaru, dok prosvjetljuje mnoge aspekte primarne biologije i ljudske bolesti", rekao je.

Istraživači planiraju učiniti javno dostupnim genetskim sekvenciranjem i fenotipizacijskim informacijama koje dobivaju iz lemusa kako bi istraživači širom svijeta mogli iskoristiti ovaj splet znanja, rekao je Albertelli.

menu
menu