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猫和老鼠手拉手,一起面对实验室里的科研狗

如今,吸猫已成为年轻一代中风靡的新时尚。养猫晒猫,去猫咖撸猫,在各大小平台上云吸猫是不少年轻朋友的日常。对于如我一般的科研狗们来说,在被科研蹂躏到精疲力尽时薅一只猫猫来狠狠地吸上一口,顿时能平复压力、满血复活,同冰冷冷的数据再战上三百回合。

但谁能想到,猫咪除了给科研狗们精神慰藉之外,还能为人类的健康卫生科研事业添砖加瓦呢。2021年7月发在《遗传学趋势》(Trends in Genetics)的一篇文章指出,猫咪也适合当作模式动物,为遗传学研究出一份力[1]。以后科研狗可以在实验室正大光明吸猫啦!

猫咪是人类的好朋友 | Pixabay

模式动物的选择标准

提到模式动物一词,可能大家都比较陌生,但实际上我们生病时吃的药,打的针,挂的水,都离不开模式动物的帮助才能被研发出来。

生命科学研究领域的小伙伴们熟悉的小鼠、果蝇、斑马鱼都是基础实验室里常见的实验动物,很多脑科学领域的模式动物还会涉及到非人的灵长类动物,如狨猴、食蟹猴和恒河猴等。

1 食蟹猴(Macaca fascicularis) | Pixabay

2 非洲爪蟾(Xenopus laevis) | Wikimedia Commons, Chris Brown / Public domain

3 黑腹果蝇(Drosophila melanogaster) | Wikimedia Commons, André Karwath aka Aka / CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

4 小家鼠(Mus musculus) | Wikimedia Commons, George Shuklin / CC BY-SA 1.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0)

5 斑马鱼(Zebrafish)| Wikimedia Commons, Azul

这些模式动物都有什么共性呢?什么样的动物才能成为合格的模式动物呢?

《实验动物医学》(Laboratory Animal Medicine)一书详细地论述了实验动物的发展历史。早在公元前2000年,当时的古巴比伦人和叙利亚人就保留了给动物手术、用药的资料[3]。随着时代的发展,模式动物的存在为揭示生物医学领域的秘密提供了不可或缺的帮助。模式动物在研究中的比重越来越大,模式动物的概念和选择标准也越来越清晰。

并不是所有的动物都能成为模式动物的。在生命科学、医药健康领域研究中,与人类或其它稀有的被研究物种有极其相似的生理、病理特征,且易获得、易操作的实验动物才有资格作为模式动物。所以,模式动物的选择标准主要是三点:

·有研究价值。要与被研究物种有极其相似的生理、病理特征。相似性越高,研究价值越大;

·世代短,子代多,易于繁殖。就像没有人会选择乌龟作为实验动物一样,实验动物过长的寿命会给实验者观察带来困难,严重拖缓实验进程。同时,子代多且易于繁殖也会大大降低实验成本;

·易于进行实验操作。不同的动物生理特点、解剖构造大不相同,所以选择动物来进行实验时,就要考虑到每种动物的特征。例如大鼠没有胆囊,就不能选做胆囊相关的研究。

猫和老鼠

非常符合这三条标准的小鼠,早在17世纪时,就已成为实验动物。

目前,小鼠已是世界上研究得最为详尽的哺乳类实验动物。小鼠基因组测序计划已经完成。小鼠和人类的基因非常相似,人类99%的基因都能在小鼠基因组中找到,而且同源性高达将近80%(指从演化角度看,具有相同祖先或来源的基因)[9]。而且转基因技术在小鼠上已十分成熟,能将我们需要研究的目的基因片段导入小鼠基因组中,从而构建我们需要的疾病小鼠模型。

重视小鼠,科学家也没有忘掉猫猫。猫也是一种非常优秀的模式动物。关于猫的疾病有丰富的兽医学文献,有250种猫的遗传疾病与人类的遗传疾病类似,其中球形细胞脑白质营养不良等18种已经找到发病机制和对应的治疗方法 [6]。

猫是一种非常优秀的模式动物 | 图虫创意

猫还是几种致命的人类病毒性疾病的研究模型,特别是猫艾滋病(FAIDS),其病原体猫类免疫缺陷病毒(Feline Immunodeficiency Virus,FIV)与引起人类AIDS的HIV病毒,在构造及核甘酸的序列上具有相似性。这种病毒在14种自由放养的猫科动物中流行,包括家猫[4]。感染了猫艾滋病的猫咪也常会产生类似人类感染AIDS所引发的免疫不全等症状。

猫免疫缺陷病毒(FIV)和人免疫缺陷病毒(HIV) | 参考文献[4]

此外,猫咪携带的猫白血病病毒、猫肉瘤病毒和猫冠状病毒等,也为致病病毒的发现和其毒性模型的建立奠定了基础。

但在解密人类基因组与疾病的关系上,研究猫的基因组具有比我们目前已知的更大的潜力和前景。今年7月发在《遗传学趋势》(Trends in Genetics)的一篇文章表明,在基因大小类似的基础上,猫和人类的基因组相比狗或老鼠的基因组更加的保守,染色体重排更少。而且,与小鼠、大鼠、狗或猪等其他常见哺乳动物模型相比,基因在人类23对染色体上的分布与在猫19对染色体上的分布更相似。

正是由于基因大小、数目、分布的高度相似性,研究猫的基因组可能会为我们解密基因暗物质提供极大的帮助。就像占宇宙总质量85%的未知物质一样,我们人类的基因组中有95%的序列不编码蛋白质,也被形象地称为基因暗物质。

(责任编辑:glia)