Совершенствование моделей исследований на животных для изучения старения и заболеваний человека

Перейти к разделу

• Исследования на животных в естественных условиях vs лабораторные исследования
• Экологические вызовы в природной среде
• Суточные ритмы и экспрессия генов
• Недостатки лабораторных условий
• Переосмысление моделей исследований на животных
• Полная расшифровка

Исследования на животных в естественных условиях vs лабораторные исследования

Доктор Стивен Аустад, MD, подчеркивает ключевые различия между исследованиями на животных в естественной среде и лабораторными условиями. Он ставит под сомнение прямую применимость лабораторных данных к человеческим заболеваниям, приводя в пример накопление бета-амилоида у человекообразных обезьян. У этих обезьян образуются амилоидные бляшки, сходные с человеческими, но болезнь Альцгеймера у них не развивается. Это несоответствие подчеркивает сложность переноса результатов исследований на животных в человеческую медицину.

Доктор Антон Титов, MD, инициировал эту дискуссию, задав вопрос о корреляции между наблюдениями за животными и их применимостью к человеку. Беседа показывает, что одних лишь видовых сходств недостаточно для прогнозирования человеческих заболеваний. Это ставит под сомнение фундаментальные допущения в биомедицинских исследованиях.

Экологические вызовы в природной среде

Естественная среда создает экологические вызовы, которые лабораторные условия полностью исключают. Доктор Стивен Аустад, MD, объясняет, что животные в природе сталкиваются с экстремальными погодными условиями, воздействием болезней и множеством факторов выживания. Эти природные вызовы создают давление отбора для поддержания здоровья и устойчивости. Животные в природе должны оставаться здоровыми, чтобы выживать при хищничестве и экологических стрессах.

Лабораторные животные теряют эти способности к выживанию в результате поколений защищенного разведения. Доктор Стивен Аустад, MD, отмечает, что выпущенные из лаборатории животные не выжили бы и дня в естественных условиях. Это фундаментальное различие влияет на интерпретацию результатов исследований старения и заболеваний.

Суточные ритмы и экспрессия генов

Доктор Стивен Аустад, MD, сообщает, что более 80% генов следуют суточным ритмам и паттернам активации. Эти циркадные ритмы имеют решающее значение для правильного биологического функционирования и поддержания здоровья. В естественных условиях изменения освещенности происходят постепенно, сопровождаясь температурными колебаниями. Эти природные переходы правильно синхронизируют биологические часы и паттерны экспрессии генов.

Лабораторные условия используют резкое включение и выключение света, что не имитирует естественные суточные циклы. Эта искусственная среда нарушает нормальные паттерны регуляции генов. Такие нарушения могут существенно влиять на результаты исследований в области старения и заболеваний.

Недостатки лабораторных условий

Стандартные лабораторные практики создают излишне упрощенные среды, лишенные экологической валидности. Доктор Стивен Аустад, MD, объясняет, что исследователи исторически стандартизировали условия для упрощения экспериментов. Лаборатории поддерживают постоянные температуры и исключают инфекционные агенты. Хотя это полезно для контроля, такие практики удаляют природные стрессоры, которые формируют биологию животных.

Доктор Стивен Аустад, MD, подчеркивает, что современные лабораторные животные представляют собой совершенно иную биологическую систему по сравнению с их дикими собратьями. Интервью с доктором Антоном Титовым, MD, исследует, как эти искусственные условия могут искажать результаты исследований. Отсутствие природных вызовов означает, что лабораторные животные никогда не развивают те же механизмы устойчивости, что и дикие животные.

Переосмысление моделей исследований на животных

Доктор Стивен Аустад, MD, призывает к фундаментальному пересмотру подходов к содержанию лабораторных колоний. Он выступает за возвращение реалистичных экологических условий в исследования на животных. Этот подход лучше имитировал бы вызовы, с которыми животные сталкиваются в естественной среде. Такие изменения могли бы значительно улучшить трансляционную ценность исследований на животных для человеческой медицины.

Беседа с доктором Антоном Титовым, MD, подчеркивает необходимость более экологически валидных исследовательских моделей. Доктор Аустад предполагает, что добавление реализма в эксперименты имеет решающее значение для значимых исследований старения. Эта смена парадигмы могла бы привести к более точным прогнозам о процессах старения человека и развитии заболеваний.

Полная расшифровка

Доктор Антон Титов, MD: Профессор Аустад, вы проводите множество исследований на различных видах животных. Вы написали две книги о старении, продолжительности жизни и периоде здоровья у разных видов. Насколько реальна корреляция между тем, что мы наблюдаем в природе, и ее применимостью к человеку?

Приведу пример. Например, бета-амилоид накапливается у человекообразных обезьян, но, насколько я понимаю, у них не развивается болезнь Альцгеймера. Это, вероятно, верно, но мы очень похожи на человекообразных обезьян. Что вы думаете о корреляции между тем, что мы узнаем на животных, и как это применимо к людям?

Доктор Стивен Аустад, MD: Да, я считаю, что нам действительно необходимо переосмыслить то, как мы проводим исследования на животных. Одна из вещей, которые мне нравятся в изучении животных в их естественной среде обитания, — это то, что жизнь в природе имеет свои вызовы. Там есть трудности с погодой, воздействием болезней и многим другим.

Мы знаем, что животные успешно живут в природе, потому что они здоровы. Как только их здоровье начинает ухудшаться, они погибают. В лаборатории мы не наблюдаем этих эффектов.

В лаборатории животные не подвергаются экстремальным температурам жары и холода. Мы даже не обеспечиваем им нормальные суточные ритмы. Поэтому способ, которым мы пытаемся имитировать природу — мы теперь знаем, что более 80% наших генов включаются и выключаются в суточных ритмах и паттернах.

Что мы не делаем в лаборатории — мы выключаем свет, включаем свет и предполагаем, что имитируем биологические ритмы в природе. Но в природе свет не включается и выключается резко. Во-первых, свет уходит медленно. Он появляется постепенно.

Изменения температуры сопровождают это. Они происходят медленно, но значительно. Мы не имитируем ничего из этого в лаборатории. Мы стараемся максимально исключить инфекции из наших лабораторных колоний.

Были некоторые причины делать всё это для стандартизации условий в свое время, потому что это упрощает наши эксперименты. Но в какой-то момент нам нужно начать добавлять больше реализма в наши лабораторные эксперименты.

Животные, которых мы используем сейчас в лаборатории — если мы выпустим их в природу, они не выживут и дня. Они потеряли все эти способности. Это означает, что мы изучаем в лаборатории совершенно иную систему. Они могли бы справляться с реальными проблемами.

Поэтому я считаю, что пришло время переосмыслить то, как управляются наши лабораторные колонии.