Condividere:
10 malattie umane che abbiamo dato ai topi
I topi sono ottimi strumenti di ricerca. Gli scienziati possono iniettarli, infettarli, sezionarli e apprendere tutti i tipi di cose utili rilevanti per la salute umana.
Molte malattie, però, affliggono solo gli umani. Per studiare queste malattie nei topi, gli scienziati devono diventare creativi. Alcune di queste manovre creative comprendono il trattamento ormonale, il trapianto di tessuto o il trasferimento genico. In seguito, i topi diventano solo un po 'più umani.
A volte, come per i complessi disturbi psicologici, la sfida è incredibilmente difficile. Quindi gli scienziati devono accontentarsi di mimare solo alcuni sintomi.
10 gonorrea
La gonorrea è una malattia sessualmente trasmissibile causata da un batterio, Neisseria gonorrhoeae. In natura, infetta solo gli umani.
In laboratorio, gli scienziati hanno usato siringhe per iniettare N. gonorrhoeae nelle vagine di molti topi. Ma N. gonorrhoeae non mi piace molto vivere nei topi. Quindi l'infezione di solito non prende.
Dopo un sacco di risoluzione dei problemi, gli scienziati hanno scoperto che c'è una breve finestra durante il ciclo di estro quando le condizioni nella vagina del topo sono giuste. Durante quella finestra, N. gonorrhoeae può prosperare
Normalmente, quella finestra passa velocemente. Trattando i topi con un ormone sessuale femminile, il 17β-estradiolo, gli scienziati possono prolungare questa finestra. Dopo questo boost di estrogeni, la vagina del topo può ospitare N. gonorrhoeae per molti giorni.
Con questi topi, gli scienziati sono stati in grado di testare nuovi farmaci. Sono anche stati in grado di studiare il fatto curioso che una infezione spesso non conferisce l'immunità a lungo termine. Come gli esseri umani, i topi possono spesso essere infettati nuovamente dopo il recupero dal loro primo incontro.
Nel mondo reale, le persone raramente hanno la gonorrea in isolamento. Fino al 70% delle volte, un'infezione da gonorrea è accompagnata da un'infezione da clamidia. Per studiare questo problema, gli scienziati hanno anche realizzato topi con doppio STD. Per costruire questi modelli, iniettano due tipi di batteri nelle vagine dei topi: C. muridarum e poi N. gonorrhoeae.
9 malattia di Alzheimer
La malattia di Alzheimer è una malattia degenerativa che colpisce il cervello e può causare una grave perdita di memoria. Nel cervello dei malati di Alzheimer compaiono molti ciuffi di proteine chiamati placche. Queste placche sono formate da pezzi di una proteina chiamata APP.
Ci sono molti modi per costruire topi di Alzheimer. Molti si basano su una forma mutante di APP, che si trova in due famiglie svedesi. In queste famiglie, il morbo di Alzheimer arriva insolitamente presto, mentre i pazienti sono ancora sulla cinquantina.
Molti topi di Alzheimer mostrano perdita di memoria. Per misurare questo, gli scienziati hanno usato diversi test. Uno è chiamato il labirinto d'acqua Morris. In questo test, i topi devono ricordare la posizione di una piattaforma nascosta all'interno di una pozza d'acqua.
Un altro test è chiamato il nuovo test di riconoscimento degli oggetti. Un mouse viene presentato con due oggetti: uno che ha visto prima e uno che non ha visto. I topi normali passano più tempo ad esplorare il nuovo oggetto. I topi di Alzheimer non sembrano dire la differenza.
8 morbillo
Il morbillo è causato da un virus. Nella maggior parte dei casi, porta a febbre e macchie sulla pelle. In rari casi, può anche causare danni al cervello o morte.
Nel mondo naturale, il morbillo infetta solo gli esseri umani. Il virus entra nelle cellule umane in uno dei due recettori: CD46 o CD150.
Per rendere i topi suscettibili al morbillo, gli scienziati hanno introdotto i geni per questi recettori nei topi. Dopo l'infezione, alcuni di questi topi di morbillo sviluppano reazioni gravi.
In un documento del 2006, ad esempio, gli scienziati hanno trasformato i topi con il recettore CD150 umano. Quindi hanno infettato questi topi con il morbillo in due modi diversi: iniettando il virus nelle loro narici o direttamente nel loro cervello. Dopo l'infezione, molti dei topi sono svaniti rapidamente. Hanno perso il controllo dei loro movimenti, hanno sviluppato convulsioni e sono morti.
La gravità del caso dipendeva dall'età dei topi. I topi appena nati erano sempre spacciati, ma i topi di quattro settimane sopravvivevano sempre. Nei topi di due settimane e tre settimane, il tasso di mortalità era da qualche parte nel mezzo.
7 HIV
Ad oggi, l'HIV ha ucciso circa 39 milioni di persone. Altri milioni sono infetti ogni anno.
Per infettare una cellula umana, l'HIV si lega ai recettori sulla superficie cellulare. Negli scimpanzé, i nostri cugini stretti, questi recettori sono simili. Quindi l'HIV può infettare anche gli scimpanzé.
I topi, tuttavia, sono molto più distanti. Nei 90 milioni di anni trascorsi da quando i topi ei primati si sono divisi, anche queste proteine sono cambiate. Di conseguenza, l'HIV non può infettare i topi.
Un modo per risolvere questo problema è trasferire i geni umani nei topi. Tuttavia, sono necessari almeno tre geni umani per aiutare l'HIV a prosperare in un topo.
Un approccio più popolare è quello di costruire topi con sistemi immunitari umani. Ciò comporta alcune iniezioni di cellule da uomo a topo e spesso un intervento chirurgico. Tali topi sono chiamati "umanizzati".
Una varietà di topo umanizzato si chiama BLT, un riferimento al sandwich di pancetta e lattuga. A differenza del sandwich, però, il mouse BLT contiene una miscela di cellule umane prelevate da tre fonti: midollo osseo, fegato e timo.
Per costruire un mouse BLT, gli scienziati iniziano con un topo con un sistema immunitario difettoso. Quindi prendono pezzetti di fegato e timo provenienti da feti umani e li trapiantano sotto il rene del topo. Inoltre iniettano alcune cellule staminali provenienti dal midollo osseo umano.
Successivamente, il mouse viene trasformato. È pieno zeppo di cellule immunitarie umane e al 100% sensibili all'HIV. I topi umanizzati possono essere infettati dall'HIV attraverso la vagina o l'ano o con un ago direttamente nelle loro vene.
6 acne
L'acne è un problema umano. I nostri cugini più vicini, gli scimpanzé, non hanno brufoli. Nemmeno i topi.
L'acne è innescata da un distruttivo andirivieni tra la pelle umana e il batterio Propionibacterium acnes. La maggior parte delle volte, P. acnes è innocuo. Tuttavia, quando i livelli di ossigeno si immergono all'interno di un poro, P. acnes attacca la pelle. Quindi il sistema immunitario combatte. Il risultato è un sacco di pus.
Per studiare l'acne, gli scienziati hanno iniettato P. acnes nei topi. L'orecchio del mouse è un sito di iniezione popolare. Altri scienziati hanno usato la schiena del topo.
Ma P. acnes non gli piace vivere nei topi. Preferisce molto gli umani.
Per rendere i topi più amichevoli P. acnes, un gruppo di scienziati ha deciso di introdurre cellule umane nei topi. Hanno bucato dei buchi nei cilindri di Teflon, hanno collocato cellule umane al loro interno e trapiantato i cilindri nel ventre dei topi. Una settimana dopo, hanno iniettato P. acnes.
All'interno dei topi, le cellule umane sono sopravvissute. Così feci P. acnes. In risposta, i corpi dei topi hanno montato una risposta immunitaria. Era in qualche modo simile a ciò che accade in un volto umano prima che si formi un brufolo.
5 Disturbo ossessivo-compulsivo
Le persone con disturbo ossessivo-compulsivo (OCD) si sentono spinte a ripetere ripetutamente la stessa azione. Alcuni si lavano le mani centinaia di volte al giorno. Altri completano elaborati rituali di conteggio ogni volta che lasciano una stanza.
I topi non si lavano le mani. Ma si impegnano in un comportamento equivalente chiamato grooming in cui si sfregano con le loro zampe. Un eccessivo grooming nei topi è spesso usato come modello per il DOC umano.
In molti casi di DOC, una regione del cervello chiamata corteccia frontale orbitale è anormalmente attiva. Per ricreare l'OCD nei topi, un gruppo di scienziati ha deciso di stimolare la corteccia frontale orbitale con impulsi leggeri.
Un impulso non era abbastanza. Tuttavia, dopo molti impulsi sparsi per diversi giorni, i topi iniziarono a pulirsi più frequentemente. Alcuni di questi topi hanno anche risposto a un trattamento chimico per OCD che ha dimostrato di funzionare negli esseri umani.
Gli scienziati hanno anche creato topi con OCD mutando determinati geni. In alcuni di questi mutanti, il grooming può diventare intenso. I mutanti di Hoxb8 si toccano così vigorosamente che si tolgono i capelli. I mutanti Sapap3 si sfregano ripetutamente le facce fino a quando non infliggono ferite.
4 alcolismo
Gli alcolisti sono fisicamente dipendenti dall'alcol. Vivono voglie intense e bevono molto.
Negli esseri umani, l'alcolismo a volte scorre nelle famiglie. Anche nei topi l'amore per l'alcol sembra essere genetico. Alcuni ceppi di topi bevono poco alcolico quando gli viene offerta l'opportunità. Altri ceppi bevono di più.
I topi metabolizzano l'alcol rapidamente, cinque volte più velocemente degli umani. Quindi, a meno di forzare l'alcol giù per la gola, può essere difficile rendere i topi davvero ubriachi.
Un modo per superare questo problema è quello di allevare topi che amano assolutamente l'alcol e ne bevono tonnellate volontariamente. Per fare questo, gli scienziati selezionano i topi di ogni generazione che bevono di più. Dopo diversi cicli di allevamento, il risultato sono topi con un alto grado alcolico (HAP).
Alcuni di questi topi HAP si ubriacano. Dopo aver bevuto per molte ore, il loro alcol nel sangue può superare fino a tre volte il limite di guida legale. I movimenti dei topi diventano scoordinati e lottano per camminare su un raggio di equilibrio.
Come negli umani, tutto questo bere è volontario. I topi HAP hanno la possibilità di attaccare con acqua. Ma sono sempre attratti dall'alcol.
3 Malattia di Huntington
La malattia di Huntington colpisce il sistema nervoso. I malati perdono gradualmente la capacità di controllare i loro movimenti e pensano chiaramente.
La malattia è genetica, riconducibile al gene huntingtina situato sul cromosoma umano 4. Le versioni normali del gene huntingtina contengono ripetizioni multiple di CAG, una sequenza di DNA di tre lettere. Nelle versioni del gene che causano la malattia, queste ripetizioni sfuggono al controllo. Nell'huntingtina mutata sono presenti più di 35 CAG.
In un esperimento, gli scienziati hanno introdotto una forma mutante di huntingtina umana nei topi. Conteneva 72 ripetizioni CAG.
Un topo che trasportava questo gene da 72 ripetizioni soffriva di problemi motori. Non è stato possibile completare un test di attraversamento del fascio. Quando è stato penzolato dalla sua coda e poi è tornato a terra, ha faticato a trovare il suo fondamento. Tende anche a camminare in cerchio.
Quando gli scienziati eseguirono un'autopsia, scoprirono che il cervello del topo aveva cominciato a degenerare, proprio come il cervello dei pazienti di Huntington.
Anche gli scienziati hanno creato molti altri ceppi del topo di Huntington. Alcuni contengono solo frammenti del gene mutante o esprimono il gene solo in specifiche cellule cerebrali.
2 autismo
Le persone con autismo hanno difficoltà a interagire con altre persone. Alcuni si impegnano anche in comportamenti ripetitivi come battere le mani.
Molti geni diversi contribuiscono a un rischio per l'autismo. Ad esempio, Cntnap2 gioca un ruolo nello sviluppo precoce del cervello.
In un esperimento, gli scienziati hanno eliminato il gene Cntnap2 nei topi. In questi mutanti, il cervello si è sviluppato in modo diverso. Alcune cellule cerebrali non viaggiavano dove avrebbero dovuto andare. Anche i livelli di un tipo di cellula cerebrale chiamato interneurone erano ridotti.
Anche i topi senza il gene Cntnap2 si sono comportati diversamente. Molti dei loro comportamenti assomigliavano ai sintomi dell'autismo umano. Ad esempio, i mutanti erano meno comunicativi come cuccioli. Separati dalle loro madri, diedero meno richieste di soccorso.
Da adulti, i topi senza il gene Cntnap2 erano anche meno sociali. Quando i topi normali sono presentati con una provetta vuota e una provetta contenente un topo, solitamente preferiscono investigare la provetta contenente il mouse. Ma i topi senza il gene Cntnap2 non hanno mostrato tale preferenza.
Come molti umani con autismo, anche i topi senza il gene Cntnap2 sono coinvolti in comportamenti ripetitivi. Hanno ripetutamente scavato a terra. Si sono anche curati fino al punto di rischiare lesioni.
Questi topi hanno anche risposto al farmaco risperidone come fanno gli umani con autismo.Dopo che i topi hanno ricevuto il farmaco, i loro comportamenti ripetitivi sono stati controllati. Ma i problemi sociali sono rimasti.
1 Schizofrenia
La schizofrenia è una malattia mentale. I suoi sintomi più famosi sono le delusioni e le allucinazioni. I sintomi meno drammatici includono apatia e problemi di apprendimento.
Nelle persone con schizofrenia, il neurone MD, una sorta di cellula cerebrale, è meno attivo. Per ricreare questa differenza mentale nei topi, gli scienziati hanno bloccato i neuroni chimicamente. Dopo questo blocco, i topi hanno avuto problemi ad adeguarsi a una nuova serie di regole per trovare cibo. Questa difficoltà può assomigliare al tipo di problemi di apprendimento che hanno le persone con schizofrenia.
La schizofrenia funziona anche nelle famiglie. Molti geni diversi sembrano avere un ruolo. In una famiglia scozzese, una mutazione in un gene chiamato DISC1 sembra aumentare il rischio. Per studiare questa connessione, gli scienziati hanno introdotto una forma mutante di DISC1 nei topi.
Nei topi con il mutante DISC1, il cervello si è sviluppato in modo diverso. Un insieme di strutture chiamate i ventricoli laterali è diventato più grande del normale. Questo era particolarmente vero sul lato sinistro. Questo tipo di differenze cerebrali si riscontrano anche nelle persone con schizofrenia.
I topi con il gene mutante hanno mostrato anche altri sintomi. A volte erano più iperattivi. Quando gli è stato dato un campo aperto per correre dentro, si muovevano più lentamente maniacalmente rispetto ai topi normali. Altre volte, i topi erano più apatici. Quando cadevano in un contenitore d'acqua, facevano meno fatica dei topi normali.
Queste differenze comportamentali possono avere qualcosa da fare per la schizofrenia, ma gli scienziati non sono sicuri.
Non è chiaro se i topi saranno mai progettati per mostrare alcuni dei sintomi più famosi della schizofrenia, come le voci udenti o il credere che siano alcuni famosi personaggi storici. Potresti aver bisogno di un cervello umano per quello. Ma anche se un topo schizofrenico arrivasse a credere che fosse Elvis, non sarebbe in grado di dirlo agli scienziati.