Wykorzystywanie zwierząt w

badaniach mających cel

poznawczy, tzw. badania

podstawowe:

a) embriogeneza i biologia

rozwoju;

b) ewolucja i genetyka;

c) zachowanie

Badanie naukowe- termin oznaczający niemal wszelką
działalność naukową.

Na badania naukowe mogą się składać:

- eksperymenty;

- gromadzenie danych z natury;
- analiza i studiowanie literatury źródłowej;
- analizy zebranych danych i wyciąganie z nich wniosków.

Dwa podstawowe typy doświadczeń

Jedne dotyczą analizy zachowania zwierzęcia; poznanie

psychiki i możliwości intelektualnych.

Drugie mają na celu zgłębienie tajników fizjologii i funkcji

organizmu w ogóle, zwierzę jest w nich modelem żywego

organizmu. Wykonywane w narkozie kiedy zwierze nie czuje

bólu.

Badania te dotyczą układów wyjątkowo skomplikowanych i

powiązanych ze sobą, toteż dla uzyskania jasnych i

jednoznacznych wyników najlepiej przeprowadzać je na

populacji identycznych jednostek.

Najczęściej wykorzystywane modele

zwierzęce w badaniach embriogenezy

i biologii rozwoju.

Mouse Embroy Assay

Zygoty są pobierane od myszy B6CBAF1 i hodowane

in vitro do 8 dni.

Zarodki są poddane działaniu ciągłemu lub w odpowiednich odstępach
czasu różnymi czynnikami. W sposób ilościowy jak i jakościowy można
oznaczyć stopień ekspozycji na dany czynnik.

Test zarodków myszy- Mouse Embroy
Assay

(MEA)

Obecnie najczęściej stosowany test do
badań nad toksycznością i działaniem
mediów i materiałów.

Manipulacje genetyczne prowadzące w efekcie do

modyfikacji funkcji genów pozwalają nam na stworzenia

zwierząt o zmienionych funkcjach fizjologicznych, co

pozwala na lepsze zrozumienie jak funkcja pojedynczych

genów czy całych ich grup wpływa na istotne funkcje

organizmu.

Najczęściej wykorzystywane modele

zwierzęce w ewolucjonizmie i

genetyce.

Zwierzęta transgeniczne

Transgeniczne zwierzęta

Organizmy, które mają obcy DNA wbudowany trwale do komórek

rozrodczych.

Geny mogą być wprowadzane do komórek rozrodczych trzema

sposobami. Każda z nich polega na przeniesieniu obcego genu do

zapłodnionego jaja lub do komórek z wczesnych etapów rozwoju

embrionalnego.

Zmienione zarodki są następnie wszczepiane do macicy zwierzęcia,

gdzie rozwija się zmodyfikowane genetycznie potomstwo.

Prowadzone liczne badania naukowe pozwoliły na uzyskanie
zwierząt transgenicznych 3 sposobami:

1. Mikroiniekcja– DNA wprowadza się bezpośrednio do jądra
zapłodnionej komórki jajowej, dokonując stosownych operacji pod
mikroskopem.

2. Infekcja wczesnego zarodka zrekombinowanym wektorem
pochodzenia wirusowego– retrowirusy mogą być wykorzystane do
infekcji komórek z wczesnych stadiów rozwoju embrionalnego.

3. Modyfikację genetyczną pierwotnych komórek węzła
zarodkowego i wprowadzenie ich do zarodka stadium blastocysty.

W jakim celu tworzy się zwierzęta transgeniczne?

Cele naukowe:


Poznanie mechanizmów procesów biologicznych



Rozszyfrowanie sekwencji genomów



Genetyczne modele chorób



Regulacja ekspresji genów

Cele praktyczne:


Zmiany jakościowe i ilościowe produktów zwierzęcych

(hodowla)


Odporność na choroby i pasożyty



Wykorzystanie w medycynie

Genetycznie modyfikowane zwierzęta służą/ będą służyły
jako:

•

dawcy narządów do ksenotransplantacji,

•

źródło ksenogenicznych komórek i tkanek,

•

producenci ludzkich biofarmaceutyków– żywe bioreaktory

wytwarzające ludzkie białka lecznicze w mleku, krwi, ślinie, nasieniu,

moczu, jajach ptasich.

Pierwszym zwierzęciem transgenicznym była MYSZ z

genem hormonu wzrostu szczura.

Prowadzenie badań na myszach pozwala używać ich jako

modeli zwierzęcych ludzkich chorób, co ma nieocenioną

wartość w poznawaniu przebiegu chorób, a także projektowaniu

metod leczenia.

Ponadto przeprowadzono liczne badania na królikach, świnkach

i owcach. Istotnym ograniczeniem była częstość, z jaką

powstawały transgeniczne zwierzęta, ponieważ tylko 1 na 200

prób mikroiniekcji do jaja dawała takie zwierzę.

Jedynie ten rodzaj eksperymentów pozwala na poznanie funkcji

fizjologicznych organizmu jako całości i nie da się go zastąpić

eksperymentami in vitro, prowadzonym w hodowli komórkowej gdzie

mamy do czynienia jedynie z wyizolowanymi z całości fragmentami

żywego organizmu.

Transgeniczne myszy są niezastąpionym modelem w badaniu
chorób człowieka, takich jak np.

- nowotwory
- otyłość
- karłowatość
- przyspieszone starzenie
- choroby układu krążenia

- cukrzyca, i in.

Poza tym myszy transgeniczne stają się coraz częściej

zwierzętami modelowymi w badaniu schorzeń

neurologicznych i psychiatrycznych takich jak na przykład

choroba Parkinsona czy autyzm.

Do organizmu zwierząt wprowadzono fluorescencyjne
białko.

Najczęściej wykorzystywane modele

zwierzęce w badaniach nad

zachowaniem

Badania Iwana Pawłowa z użyciem
psów.

Badając fizjologię wydzielania śliny stwierdził,

że psy wydzielają ślinę nie tylko w trakcie posiłku, ale

także w reakcji na bodziec, który posiłek poprzedzał.

Jedzenie, powodujące ślinienie nazwano pierwotnym bodźcem

kluczowym, a dzwonek bądź lampkę bodźcem obojętnym. W wyniku

stałego towarzyszenia bodźców obojętnych bodźcom kluczowym

następowało przekształcenie bodźców obojętnych we wtórne bodźce

kluczowe.

Zjawisko to Pawłow nazwał odruchem warunkowym, w odróżnieniu od

wrodzonego odruchu bezwarunkowego czyli ślinienia się na pierwotny

bodziec kluczowy (pokarm).

Dalsze badania doprowadziły Pawłowa do odkrycia nabywania odruchów,

które później zostało określone jako warunkowanie klasyczne. Prace

Pawłowa były fundamentem nowej teorii psychologicznej-

behawioryzmu, stworzonej przez Johna Wtsona na początku XX wieku.

Ocena zachowania zwierząt w warunkach

laboratoryjnych- skrzynka Skinner’a

Pewien obszar psychologii nazywany psychofarmakologią jest

zainteresowany oceną efektów różnych leków na zachowanie.

Badanie efektów leków na różne schematy zachowania ma długą

historię w psychofarmakologii.

Zwierzę umieszcza się w specjalnej skrzynce i poddaje je

działaniu różnych czynników, za pomocą rejestratorów ocenia się

zachowanie zwierzęcia.

To zdjęcie daje wyobrażenie na temat dostępnych możliwości z użycia
skrzynki Skinner'a.

Skrzynka jest wyposażona w dźwignię, odpowiedzi na dźwigni są
rejestrowane.

Posiłki w formie żywności, wody lub porażenia prądem mogą być
dostarczone przez badacza.

Impuls elektryczny może być dostarczony do stóp zwierzęcia przez
podłogę skrzynki, która jest podłączona do źródła prądu.

Żywności i woda mogą być podawane poprzez karmnik obok dźwigni.

Skrzynka jest oświetlona i wyposażona w głośniki do dostarczania
impulsów, których używa się do kontroli zachowania zwierzęcia (np.
szczura)

W wielu przypadkach wszystkie bodźce i reakcje są rejestrowane.

Model jest prosty.

Na przykład taki model samolotu lub pociągu wygląda podobnie do

prawdziwego i rzeczywistego, ale nie jest tak duży.

Model zwierzęcy jest próbą uchwycenia istoty zaburzeń psychicznych, ale

brane są również pod uwagę różnicę między zwierzętami i człowiekiem a

także innym sposobem reakcji na dany czynnik. 

Depresja, schizofrenia i lęki są typowo ludzkimi schorzeniami. Jednym z

celów użycia modelu zwierzęcego jest odkrywanie nowych leków, które

zwalczają zaburzenia w zachowaniu zwierząt, które potem mogą być

wykorzystane do złagodzenia ludzkiego cierpienia.