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¿Por qué Mus Musculus es un buen organismo modelo?

¿Por qué Mus Musculus es un buen organismo modelo?


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Estoy leyendo varios artículos que utilizan la hepatectomía parcial en Mus Musculus para estudiar los mecanismos de regeneración del hígado (1, 2, 3). No tengo ninguna duda de que una mejor comprensión de los mecanismos de regeneración de los hepatocitos permitirá a los científicos descubrir / crear nuevos objetivos teurapéticos que mejorarían la regeneración del hígado en ratones. Sin embargo, estos artículos parecen implicar que los resultados de la investigación también serán aplicables a la regeneración del hígado en humanos.

¿Qué hace que Mus Musculus sea un buen organismo modelo? Me inclino a pensar que algunos genes de ratón podrían tener genes humanos homológicos; ¿Hay más en eso? Puntos de bonificación por respuestas que mostrarían cómo la investigación sobre los ARN no codificantes, en comparación con los genes que codifican proteínas, en ratones se aplicaría a los humanos.


Los ratones son mamíferos, como los humanos, por lo que sus proteínas tienden a mostrar más homología con las proteínas humanas que las opciones que no son de mamíferos. En realidad, también están más estrechamente relacionados con los humanos que los gatos o los perros debido a la relativamente separación reciente (~ 80 millones de años) de linajes que llevaron a los roedores y primates modernos.

Los ratones se reproducen con bastante rapidez durante todo el año y tienen camadas relativamente grandes. Las cepas de laboratorio también son bastante tolerantes a las condiciones del laboratorio de investigación.

Los ratones son económicos de mantener: son pequeños, requieren poca comida y cuidados, etc.

Las personas tienden a tener menos oposición a la investigación en ratones debido a su condición de especie plaga.

Hay muchas herramientas genéticas disponibles para ratones, lo que los convierte en mejores modelos para la próxima generación de ciencia, lo que significa que hay más herramientas genéticas disponibles para la generación siguiente, etc. Ahora hay muchas líneas especializadas de ratones, algunas para enfermedades particulares, otras para técnicas particulares, etc.

Los ratones están bien estudiados, por lo que los experimentos en ratones se pueden comparar fácilmente con otros experimentos, y existen muchos estándares para los protocolos. La mayoría de los experimentos se realizan en ratones consanguíneos, que tienen la ventaja de ser casi genéticamente idénticos entre sí, por lo que los experimentos realizados en diferentes laboratorios se realizan en sujetos (casi) genéticamente idénticos que pueden ayudar con la reproducibilidad y las comparaciones entre estudios (aunque también hay desventajas de los animales consanguíneos; ver más abajo).

Ninguno de estos factores hace que los ratones sean organismos modelo perfectos. Muchos experimentos y tratamientos exitosos en ratones no se han traducido en resultados humanos. Los ratones de laboratorio suelen ser muy endogámicos y pueden mostrar características que se consideran "normales" que en realidad son el resultado de la deriva genética, los efectos del fundador, etc. Estos pueden incluir preferencias por el alcohol, tendencias hacia la obesidad, sistemas inmunológicos deficientes en comparación con los ratones salvajes, etc. Algunos desarrollan tumores particulares temprano. Algunos tienen convulsiones. Algunos ratones de laboratorio son ciegos al nacer o poco después. Otros tienen problemas de audición.

Referencias


Abolins, S. R., Pocock, M. J., Hafalla, J. C., Riley, E. M. y Viney, M. E. (2011). Medidas de la función inmunológica de ratones salvajes, Mus musculus. Ecología molecular, 20 (5), 881-892.

Beck, J. A., Lloyd, S., Hafezparast, M., Lennon-Pierce, M., Eppig, J. T., Festing, M. F. y Fisher, E. M. (2000). Genealogías de cepas endogámicas de ratón. Genética de la naturaleza, 24 (1), 23.

Battey, J., Jordan, E., Cox, D. y Dove, W. (1999). Un plan de acción para la genómica del ratón. Genética de la naturaleza, 21 (1), 73-75.

Gordon, J. W., Scangos, G. A., Plotkin, D. J., Barbosa, J. A. y Ruddle, F. H. (1980). Transformación genética de embriones de ratón mediante microinyección de ADN purificado. Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 77 (12), 7380-7384.

Justicia, M. J. y Dhillon, P. (2016). Uso del ratón para modelar enfermedades humanas: aumento de la validez y reproducibilidad.

Kurien, B. T., Gross, T. y Scofield, R. H. (2005). Peluquería en ratones: un modelo para la tricotilomanía. Bmj, 331 (7531), 1503-1505.

Lynch, V. J. (2009). Úselo con precaución: divergencia de los sistemas de desarrollo y posibles peligros de los modelos animales. La revista de biología y medicina de Yale, 82 (2), 53.

Martin, B., Ji, S., Maudsley, S. y Mattson, M. P. (2010). Los roedores de laboratorio de “control” son metabólicamente mórbidos: por qué es importante. Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 107 (14), 6127-6133.


Mus musculus

Mus musculus (L) engloba todas las subespecies y razas geográficas o cromosómicas del ratón doméstico. También es la especie que ha rendido mayor tributo a la ciencia moderna, porque las cepas históricas de laboratorio (las antiguas endogámicas) provienen de esta especie a través de la antigua tradición de ratones de fantasía que fueron criados en Europa y Asia por su color de pelaje. Por esta razón, existe una gran cantidad de literatura sobre muchos aspectos de su biología y se pudieron recuperar más de 1500 referencias durante los últimos 30 años. Irónicamente, esta especie de mamífero ha sido un modelo de laboratorio durante más de un siglo, pero no es hasta hace poco que sus poblaciones silvestres y su taxonomía se describen correctamente con la ayuda de herramientas genéticas. M. musculus se ve ahora como una especie politípica en la que tres ramas principales se han diferenciado de forma aislada en los últimos 500 000 años y han vuelto a entrar en contacto en varias ocasiones. Su comensalismo con los humanos ha asegurado su difusión por todo el mundo y probablemente ha orientado la elección de los biólogos de finales del siglo XIX que lo han establecido como el principal modelo de laboratorio de mamíferos.


¿Por qué investigar sobre organismos modelo?

En lugar de realizar experimentos en humanos, la mayor parte de la investigación se centra en el uso de otros organismos como modelos para la biología humana. Estos organismos incluyen los siguientes:

Drosophila melanogaster (moscas de la fruta)

Xenopus laevis (Rana africana con garras)

Saccharomyces cerevisiae (levadura)

Caenorhabditis elegans (nematodo)

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis)

& # 8230 y muchas más notas enumeradas aquí. (Enlace a la lista de Wikipedia). Si desea saber más sobre por qué usamos organismos modelo en general, consulte nuestra publicación anterior aquí.

Entonces, ¿qué tan buenos son estos organismos modelo para aproximarse a la salud humana? La verdad es que estos modelos son extremadamente buenos modelos para responder preguntas sobre biología humana y sobre biología en general. La razón es que todos los organismos comparten ascendencia entre sí a través del proceso conocido como evolución. Muchas personas se confunden a menudo acerca de la premisa básica de la evolución. La evolución no intenta explicar cómo comenzó la vida en la Tierra, solo busca explicar cómo ha evolucionado la vida desde que comenzó. Los científicos aún no saben cómo comenzó la vida y la evolución es independiente de este misterio sin resolver.

En un nivel, esto significa que todos los organismos de la Tierra están directamente relacionados. En otro nivel, esto significa que su biología molecular también es muy similar (o & # 8220conserved & # 8221). Este es un concepto clave que hay que comprender al responder a la pregunta de cuán adecuados son estos modelos para la salud humana. Puede pensar que es bastante diferente de un ratón, pero ¿sabe qué tan similares son sus células hepáticas a las células hepáticas de un ratón? ¿O cuán similar es una mosca de la fruta y la insulina # 8217 a su insulina? ¿Cuán diferente creería que es su insulina si le dijéramos que los humanos responden perfectamente bien a la insulina de la mosca de la fruta y la mosca de la fruta responde de manera equivalente a la insulina humana? ¡Los dos son intercambiables! A pesar de la gran cantidad de diferencias entre especies, las células que componen estos organismos son extremadamente similares. Se unen entre sí de manera similar, se comunican entre sí con señales similares y realizan las mismas actividades celulares básicas. Cualquier medicamento moderno aprobado por la FDA que haya tomado en su vida se administró a organismos modelo primero antes de las pruebas en humanos. Gracias a la conservación evolutiva entre estos organismos y los humanos, podemos usarlos (de manera responsable, con la ética de investigación adecuada y los protocolos humanos establecidos) para crear productos farmacéuticos que salvan vidas, comprender cómo los diferentes aspectos de la biología conducen a enfermedades y cómo la vida tal como la conocemos. funciona.

Desafortunadamente, cada vez más fondos gubernamentales para la ciencia se destinan a la investigación centrada en el ser humano y cada año los investigadores de organismos modelo reciben cada vez menos fondos. A pesar de los avances recientes en la investigación en humanos, muchos estudios solo en humanos son menos poderosos que los estudios realizados en organismos modelo. Los seres humanos son complejos, llevan una vida larga, están sujetos a muchos factores ambientales que afectan su biología y son imposibles de controlar adecuadamente en los estudios (ejemplo: es fácil darles a los ratones una dieta fija y ver qué pasa y es imposible dar a los sujetos de prueba humanos una dieta estricta y hacer que la sigan durante más de 5 años). Una técnica reciente ha sido tomar dos seres humanos muy diferentes (por ejemplo, uno que es obeso y otro que es extremadamente delgado) y buscar qué diferencias genéticas existen entre ellos. Ha resultado que los genes son más variables de lo que se pensaba anteriormente, y hay cientos de diferencias que podrían explicar estas diferencias en biología. La única forma de probar cuáles importan es explorarlos en organismos modelo. Sin embargo, es importante señalar que esta es una calle de dos sentidos. Debido a que la biología es tan variable, tampoco hay forma de que los organismos modelo puedan reemplazar la investigación humana. Todos los hallazgos en organismos modelo deben probarse en seres humanos o en líneas celulares humanas para poder aplicarlos como medicina humana. Pero la verdad es que la ciencia básica se realiza de manera mucho más poderosa y convincente en organismos modelo antes de que los éxitos se lleven más allá de los ensayos en humanos. Con suerte, esta publicación comienza a explicar por qué tanto la investigación en ciencias básicas como la investigación en organismos modelo son fundamentales para mejorar la medicina y la salud humanas & # 8211: no hay una forma más rápida o poderosa de investigar la biología y aplicarla a los humanos. Nuestro blog continuará teniendo más discusiones sobre este tema a medida que profundicemos en estas ideas específicas. Continúe apoyando la financiación para la investigación científica básica y los organismos modelo. Nuestros hallazgos continuarán allanando el camino para que los científicos médicos humanos lleven estos hallazgos a los ensayos clínicos y, finalmente, a usted y su familia.


Contenido

Escherichia coli

Escherichia. coli son el organismo que más comprenden los seres humanos. Son una bacteria en forma de bastón relativamente simple, pero tienen numerosas ventajas asociadas con su uso como organismo modelo. Son un organismo que ha tenido su genoma completamente secuenciado y los científicos saben más sobre E. coli que cualquier otro organismo. E. coli son muy fáciles de manipular y pueden cultivarse en un simple caldo de nutrientes en un laboratorio, por lo que son baratos y fáciles de mantener. E. coli también tienen la ventaja de reproducirse a un ritmo muy rápido, así como de desarrollar mutaciones a un ritmo rápido [3].

E. coli Se han utilizado para que los científicos comprendan muchos procesos que suceden en otros organismos, como los humanos. Han sido fundamentales para comprender muchos mecanismos importantes que ocurren en toda la vida. Un ejemplo de esto sería que nos han permitido comprender cómo las células pueden replicar el ADN [4].

Existen limitaciones con el uso E. coli como organismo modelo ya que, sobre todo, son un organismo procariota y los humanos son eucariotas. En última instancia, esto significa que existen muchas diferencias entre los organismos. Los eucariotas son a menudo más grandes y más complejos que los organismos procariotas, además de tener un genoma más grande y complejo. Por lo tanto, hay mucho que podemos aprender de los procariotas, como E. coli, debido a que las células humanas tienen grandes diferencias en términos de estructura y funciones de la célula [5].

Levadura

La levadura es un organismo eucariota unicelular y se utiliza como organismo modelo para tratar de comprender el genoma eucariota y los procesos celulares más complejos. Hay muchas cepas que se pueden utilizar, por ejemplo,Saccharomyces cerevisiae ySchizosaccharomyces pombeS. cerevisiae es la cepa más utilizada. S.cerevisaie es barato y fácil de usar en un laboratorio, ya que solo requiere un caldo de nutrientes simple para crecer, como E. coli. Su genoma ha sido secuenciado completamente y se divide rápidamente, aunque no tan rápido como ciertos procariotas como E. coli. Una ventaja más que hace que la levadura, como S. cerevisiae, útil como organismo modelo es que tiene un genoma pequeño en comparación con los eucariotas superiores, pero aún puede llevar a cabo todos los procesos más complejos necesarios para que funcione y sobreviva; esto lo hace muy útil en estudios genéticos, ya que es más fácil para intentar averiguar qué está sucediendo en los procesos. Usando levadura, como S. cerevisiae, ha sido muy útil para comprender procesos complejos como el ciclo celular eucariota [6].

Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster es una mosca de la fruta y se ha utilizado como organismo modelo, en términos de genética, durante más tiempo que cualquier otro organismo. Los estudios sobre el organismo han ayudado a probar características clave de la genética, como el hecho de que los cromosomas portan la información genética hereditaria. Son un organismo multicelular, al igual que los humanos, y por lo tanto pueden ser más útiles en ciertos estudios que la levadura [7].

Hay varias características que hacen que el Drosophila melanogaster un organismo modelo útil para estudios genéticos. Tiene un cromosoma gigante que es visible en algunas de sus células. Drosophila tiene una tasa de maduración muy rápida y una vida útil corta. Su genoma se ha secuenciado completamente, su reproducción es barata y, lo más importante, hay mutantes disponibles para cualquier gen; esto permite a los científicos comprender cómo las mutaciones en ciertos genes pueden causar defectos genéticos. Drosophila ha jugado un papel importante en la comprensión del desarrollo de los vertebrados [8].

Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis. elegans son un pequeño gusano que pertenece a la familia de los nematodos. Fueron el primer organismo multicelular en tener su genoma completamente secuenciado. Son organismos pequeños y transparentes que tienen 959 células, todas en una ubicación particular. Al mapear y estudiar todas estas células con gran detalle, ha proporcionado a los científicos información útil sobre el desarrollo y estos organismos pueden ser útiles para tratar de comprender el envejecimiento y el cáncer. También pueden sobrevivir indefinidamente cuando se colocan en un congelador, tienen su genoma completamente secuenciado y tienen una vida útil corta; todos estos factores los convierten en un organismo modelo muy barato y útil [9].

Pez cebra

Pez cebra, o Danio rerio, son un organismo modelo ya que tienen una serie de rasgos clave que los hacen útiles para estudiar:

  1. Embriones transparentes que nos permiten rastrear fácilmente las etapas de desarrollo. A estos embriones también se les puede inyectar morfolinos para manipular su desarrollo.
  2. Puede manipularse genéticamente fácilmente.
  3. Pequeño y, por tanto, barato y fácil de mantener.
  4. Produce una gran cantidad de crías: pueden poner hasta 200 huevos por semana.
  5. Genoma completamente secuenciado y mediante una gran cantidad de análisis y la creación de mapas genéticos. Hay mucha similitud entre el pez cebra y los genomas humanos.

Los genes en humanos que causan enfermedades del desarrollo tienen una contraparte en el genoma del pez cebra; esto, junto con la capacidad de eliminar o causar mutaciones en ciertos genes con relativa facilidad, presenta a los investigadores la oportunidad de intentar comprender estas enfermedades con mayor detalle [10].

Se utilizan ampliamente en la investigación y un rasgo particular que tienen que es de interés para muchos científicos es su capacidad para regenerar partes dañadas de su corazón. Comprender con gran detalle cómo sucede esto puede abrir la puerta a un mejor tratamiento para las personas que padecen enfermedades cardíacas [11].

Ratones, como el ratón doméstico común: Mus. musculus, son útiles como organismos modelo ya que son mamíferos, al igual que los humanos. Existen muy pocas diferencias entre ratones y humanos anatómicamente o en términos de estructura celular, etc. Esto se debe a que todos los mamíferos son organismos muy similares. Por lo tanto, son más similares a los humanos que cualquiera de los ejemplos mencionados anteriormente y, por lo tanto, es más confiable usarlos como organismo modelo cuando se busca sacar conclusiones sobre los humanos. Los ratones se eligen como organismo mamífero modelo, ya que son pequeños y, por lo tanto, fáciles de mantener. Tienen un genoma completamente secuenciado. La mayoría de las mutaciones en un gen de ratón corresponden a una mutación similar en un ortólogo humano y, a menudo, se puede expresar un fenotipo similar. Esto permite a los científicos comprender mucho más sobre ciertas enfermedades genéticas que ocurren en la población humana. Las eliminaciones de genes también pueden proporcionar información adicional sobre las funciones de ciertos genes que corresponden a ciertos genes en humanos. Son más costosos de mantener en un laboratorio en comparación con algunos de los organismos modelo mencionados anteriormente, pero pueden proporcionarnos una gran cantidad de información útil [12].

Anfibios

Los anfibios, comúnmente la rana, se utilizan ampliamente en la investigación del desarrollo. Han reemplazado en gran medida al pez cebra en la investigación común. Tienen una serie de características que las hacen particularmente útiles para la investigación:

  1. Embriones grandes que son relativamente fáciles de manipular.
  2. Más similar a los humanos que Drosophila y Zebrafish
  3. Capaz de regenerar partes del cuerpo.

Estos organismos modelo se han utilizado para mostrar cómo las señales de un tejido que se difunden a otro pueden dirigir el desarrollo.

Xenopus laevis (Rana africana de garras) es un organismo modelo anfibio que se utiliza con frecuencia cuando se estudia el desarrollo del ciclo celular y la señalización celular. Xenopus también se utiliza para futuras investigaciones sobre el desarrollo embrionario y los defectos de nacimiento. Hay varias características de Xenopus laevis que lo convierten en un organismo modelo apropiado, ya que es un tetraploide (tiene 4 juegos de cromosomas), sus huevos son muy fáciles de manipular y las hembras pueden poner huevos en cualquier momento del año [13] [14].

Aves

Las aves, como los pollos 'Gallus gallus domesticus' o las codornices 'Coturnix coturnix', tienen una serie de ventajas cuando se utilizan como organismo modelo en biología del desarrollo, que incluyen:


Ciencia de SOLS

En lugar de realizar experimentos en humanos, la mayor parte de la investigación se centra en el uso de otros organismos como modelos para la biología humana. Estos organismos incluyen los siguientes:

Drosophila melanogaster (moscas de la fruta)

Xenopus laevis (Rana africana con garras)

Saccharomyces cerevisiae (levadura)

Caenorhabditis elegans (nematodo)

Arabidopsis thaliana (Arabidopsis)

& # 8230 y muchas más notas enumeradas aquí. (Enlace a la lista de Wikipedia). Si desea saber más sobre por qué usamos organismos modelo en general, consulte nuestra publicación anterior aquí.

Entonces, ¿qué tan buenos son estos organismos modelo para aproximarse a la salud humana? La verdad es que estos modelos son extremadamente buenos modelos para responder preguntas sobre biología humana y sobre biología en general. La razón es que todos los organismos comparten ascendencia entre sí a través del proceso conocido como evolución. Muchas personas se confunden a menudo acerca de la premisa básica de la evolución. La evolución no intenta explicar cómo comenzó la vida en la Tierra, solo busca explicar cómo ha evolucionado la vida desde que comenzó. Los científicos aún no saben cómo comenzó la vida y la evolución es independiente de este misterio sin resolver.

En un nivel, esto significa que todos los organismos de la Tierra están directamente relacionados. En otro nivel, esto significa que su biología molecular también es muy similar (o & # 8220conserved & # 8221). Este es un concepto clave que hay que comprender al responder a la pregunta de cuán adecuados son estos modelos para la salud humana. Puede pensar que es bastante diferente de un ratón, pero ¿sabe qué tan similares son sus células hepáticas a las células hepáticas de un ratón? ¿O cuán similar es una mosca de la fruta y la insulina # 8217 a su insulina? ¿Cuán diferente creería que es su insulina si le dijéramos que los humanos responden perfectamente bien a la insulina de la mosca de la fruta y la mosca de la fruta responde de manera equivalente a la insulina humana? ¡Los dos son intercambiables! A pesar de la gran cantidad de diferencias entre especies, las células que componen estos organismos son extremadamente similares. Se unen entre sí de manera similar, se comunican entre sí con señales similares y realizan las mismas actividades celulares básicas. Cualquier medicamento moderno aprobado por la FDA que haya tomado en su vida se administró a organismos modelo primero antes de las pruebas en humanos. Gracias a la conservación evolutiva entre estos organismos y los humanos, podemos usarlos (de manera responsable, con la ética de investigación adecuada y los protocolos humanos establecidos) para crear productos farmacéuticos que salvan vidas, comprender cómo los diferentes aspectos de la biología conducen a enfermedades y cómo la vida tal como la conocemos. funciona.

Desafortunadamente, cada vez más fondos gubernamentales para la ciencia se destinan a la investigación centrada en el ser humano y cada año los investigadores de organismos modelo reciben cada vez menos fondos. A pesar de los avances recientes en la investigación en humanos, muchos estudios solo en humanos son menos poderosos que los estudios realizados en organismos modelo. Los seres humanos son complejos, llevan una vida larga, están sujetos a muchos factores ambientales que afectan su biología y son imposibles de controlar adecuadamente en los estudios (ejemplo: es fácil darles a los ratones una dieta fija y ver qué pasa y es imposible dar a los sujetos de prueba humanos una dieta estricta y hacer que la sigan durante más de 5 años). Una técnica reciente ha sido tomar dos seres humanos muy diferentes (por ejemplo, uno que es obeso y otro que es extremadamente delgado) y buscar qué diferencias genéticas existen entre ellos. Ha resultado que los genes son más variables de lo que se pensaba anteriormente, y hay cientos de diferencias que podrían explicar estas diferencias en biología. La única forma de probar cuáles importan es explorarlos en organismos modelo. Sin embargo, es importante señalar que esta es una calle de dos sentidos. Debido a que la biología es tan variable, tampoco hay forma de que los organismos modelo puedan reemplazar la investigación humana. Todos los hallazgos en organismos modelo deben probarse en seres humanos o en líneas celulares humanas para poder aplicarlos como medicina humana. Pero la verdad es que la ciencia básica se realiza de manera mucho más poderosa y convincente en organismos modelo antes de que los éxitos se lleven más allá de los ensayos en humanos. Con suerte, esta publicación comienza a explicar por qué tanto la investigación científica básica como la investigación de organismos modelo son fundamentales para mejorar la medicina y la salud humanas. No hay una forma más rápida o poderosa de investigar la biología y aplicarla a los humanos. Nuestro blog continuará teniendo más discusiones sobre este tema a medida que profundicemos en estas ideas específicas. Continúe apoyando la financiación para la investigación científica básica y los organismos modelo. Nuestros hallazgos continuarán allanando el camino para que los científicos médicos humanos lleven estos hallazgos a los ensayos clínicos y, finalmente, a usted y su familia.


Pez cebraDanio rerio)

Desde la década de 1960, el pez cebra se ha convertido gradualmente en un organismo modelo importante. Comparten alrededor del 70% de sus genes con los humanos y el 85% de los genes humanos asociados con una enfermedad tienen un homólogo en el pez cebra (Howe et al., 2013). Los peces cebra son pequeños, fáciles de mantener ya que se alojan en grandes grupos, se reproducen fácilmente y producen de 50 a 300 huevos a la vez. Los embriones de pez cebra también se depositan y fertilizan externamente, lo que permite a los científicos manipularlos fácilmente. Los científicos pueden simplemente inyectar a los embriones unicelulares con ADN o ARN para editar sus genomas o crear animales transgénicos.

El pez cebra es un organismo modelo ideal para estudios de desarrollo embrionario ya que sus embriones son completamente transparentes. Por lo tanto, los científicos pueden observar fácilmente las primeras etapas de desarrollo que pueden ser difíciles en otras especies de vertebrados. La transparencia también permite a los científicos observar fácilmente proteínas y tejidos marcados con fluorescencia para evaluar mejor los procesos de desarrollo.

Por ejemplo, el laboratorio de Stainier estudió la proliferación y diferenciación de las células β en el páncreas del pez cebra en desarrollo. Primero etiquetaron estas células usando plásmidos. Luego, utilizando HOTcre, un método que utiliza la inducción de calor para controlar la expresión temporal de diferentes transgenes, el grupo Stainer determinó que en realidad hay dos poblaciones distintas de células β que se originan en diferentes regiones del páncreas y producen diferentes niveles de insulina (Hesselson et al., 2009).


5. Ambystoma mexicanum

Más comúnmente conocido como el axolotl o el pez caminante mexicano. Estas criaturas se parecen un poco a los extraterrestres. Los ajolotes son en realidad un tipo de salamandra que nunca sufre una metamorfosis. Son extremadamente lindos, por eso son mi organismo modelo favorito de todos los tiempos. Sin embargo, la razón por la que los científicos estudian a estas criaturas es por su asombrosa capacidad para regenerar extremidades después de una amputación.

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Un enfoque clásico de la genética del lémur ratón

El taller inicial alimentó la idea de crear un modelo genético utilizando técnicas no invasivas o mínimamente invasivas, como las que utilizan los investigadores de campo, que aprovechan la gran diversidad genética de los lémures ratón en Madagascar. La idea es que con millones de lémures ratón y asumiendo un de novo tasa de mutación de ∼1.2 × 10 −8 / pb por generación (∼50 nuevas mutaciones en cada individuo) como se muestra para otros primates (The 1000 Genomes Project Consortium 2010), la saturación genética podría lograrse mediante el cribado de la gran cantidad de variantes existentes. Esto es similar a la forma en que se realiza la genética humana, con un enfoque en el fenotipado y genotipado completo de muchos individuos y mutaciones existentes, en lugar de la inducción de nuevas mutaciones (Kaiser 2014). Por lo tanto, comenzamos a explorar la viabilidad de dos enfoques paralelos, un enfoque genético clásico y un enfoque genético inverso, los cuales aprovechan la rica diversidad genética de los lémures ratón.

Para iniciar un enfoque genético clásico, nos propusimos identificar lémures ratón con rasgos distintivos, la forma en que Drosophila, el ratón y la genética humana. Desarrollamos un protocolo de fenotipado profundo que mide & gt50 características morfológicas, fisiológicas y de comportamiento de cada individuo. Muchos de los ensayos se basan en los desarrollados por el Consorcio Internacional de Fenotipado de Ratones para el fenotipado completo de líneas knockout de ratón, en su esfuerzo por crear "el primer catálogo funcional verdaderamente completo" de un genoma de mamífero (Koscielny et al. 2014) (http://www.mousephenotype.org). Nuestra evaluación incluye un examen físico veterinario completo y un panel de química sanguínea, con una pequeña cantidad de sangre archivada junto con fibroblastos cutáneos cultivados derivados de una biopsia con punción de oreja de 2 mm para proporcionar una fuente renovable de células y ADN genómico. Hasta ahora, hemos examinado varios cientos de lémures ratón en las selvas tropicales malgaches y las colonias de laboratorio de Europa y Estados Unidos, en colaboración con P. Wright y sus colegas [Parque Nacional Ranomafana (RNP), Madagascar] y F. Aujard, M. Perret, y colegas (MNHN), y crearon una extensa base de datos de fenotipos de lémures de ratón. Los lémures ratón silvestres se devuelven al bosque después del fenotipado y se capturan de nuevo periódicamente a lo largo de sus vidas para realizar pruebas adicionales, como lo hicieron P. Wright y sus colegas a continuación. M. rufus lémures ratón longitudinalmente alrededor de la estación de campo Center ValBio (CVB) en RNP durante los últimos 15 años (Figura 3, B – F) (Atsalis 2008 Wright et al. 2012). En 2013, instalamos un moderno laboratorio de genética y biología molecular en la estación de campo para facilitar el fenotipado, el muestreo biológico, el cultivo celular y el aislamiento y la amplificación del ADN (Figura 3F).

De la fenotipificación de varios cientos M. murinus y M. rufus lémures ratón, nosotros y nuestros colaboradores hemos identificado & gt20 rasgos distintos, que incluyen variantes de color de ojos, una enfermedad ocular progresiva, obesidad mórbida, hipercolesterolemia, hiperlipidemia, hiperglucemia, arritmias cardíacas, así como variantes de comportamiento y vocalización. Hemos comenzado la secuenciación genómica de los individuos fenotipados para definir las genealogías familiares y mapear los loci genéticos subyacentes a cada rasgo.


¿Por qué ratones?

Los investigadores utilizan una gran variedad de animales diferentes en experimentos científicos: ratones, ratas, conejos, perros, cerdos, ovejas, ranas, moscas, monos, etc. Pero el modelo animal más utilizado de todos es el ratón, en más del 50% de los casos. .

Hay muchas razones por las que los ratones son el modelo animal de elección:

  • Al ser mamíferos, sus procesos biológicos son muy similares a los de un humano.
  • El tiempo entre una generación de ratones y la siguiente es muy corto.
  • Se adaptan fácilmente a la vida en las instalaciones de animales de laboratorio.
  • Son pequeños y fáciles de manejar, y no se estresan fácilmente con el contacto humano.
  • Junto a los humanos, los ratones son uno de los mamíferos en los que se ha realizado la mayor parte de la investigación genética.
  • Hay muchas cepas diferentes de ratones. Esto los hace ideales para estudios de mutaciones genéticas como el cáncer.
  • Son el único modelo animal cuyas células madre se han cultivado con éxito. in vitro.
  • Habiendo estudiado ratones de laboratorio durante más de un siglo, los humanos ahora tienen un amplio conocimiento de su biología, genética y comportamiento.

Gracias a los ratones de laboratorio, los investigadores han logrado grandes avances en la investigación de las enfermedades autoinmunes y el cáncer. Sin embargo, es importante recordar que estos animales son seres sensibles, con sus propias necesidades y una etología bien definida y conocida.


Conclusión

Realizamos una evaluación sistemática de diversos enfoques computacionales desarrollados de forma independiente para predecir la función genética a partir de fuentes de datos heterogéneas en mamíferos. Los resultados muestran que los datos actualmente disponibles para mamíferos permiten predicciones con amplitud y precisión. Con una tasa de recuperación del 20%, un conjunto unificado de predicciones promedió un 41% de precisión, con un 26% de los términos GO logrando una precisión mejor que el 90%. Se han utilizado con éxito predicciones con precisión comparable en levadura [41]. Un hallazgo sorprendente es que las predicciones para los términos GO en la categoría de evaluación más específica (diez o menos genes anotados) tienen una precisión comparable a la obtenida en las categorías de evaluación más generales. Para los términos GO del proceso biológico, logramos una precisión media del 20% de memoria para las predicciones ciegas que van del 28% al 46%, según la especificidad de la categoría de evaluación. El rendimiento correspondiente para los términos de componente celular y función molecular fue incluso mayor, oscilando entre el 38% y el 58% y entre el 56% y el 64%, respectivamente. Es importante destacar que surgen muchas predicciones de funciones muy novedosas para el 38% de los genes de ratón que permanecen sin caracterizar.


Resumen

Este estudio de los sistemas modelo, que van desde lambda hasta el ratón, con los seres humanos como miembro honorario, ilustra que tienen varias características en común. La mayoría son de tamaño pequeño y se cultivan fácilmente en el laboratorio, y la manipulación genética es casi esencial, excepto para estudios estrictamente descriptivos o taxonómicos. Para ser genéticamente útil, un organismo debe ser susceptible de pruebas de dominancia, complementación y mapeo por recombinación. Es útil si su genoma es pequeño y ha sido o está en proceso de secuenciación. Además, es casi imprescindible algún sistema para transformarlo con ADN. Con estas herramientas, el experimentador puede descubrir genes, conectarlos a sus productos proteicos (o en algunos casos ARN) y determinar su función y regulación. La mayoría de las cuestiones fundamentales de la biología se pueden investigar de forma eficaz con este enfoque. Un punto importante es que cuanto más se utiliza un organismo como modelo experimental, más probable es que se vuelva más valioso.

Glosario

En procariotas, grupo de genes estructurales contiguos bajo expresión coordinada.

Cualquiera de las enzimas que catalizan el ensamblaje de nucleótidos o desoxirribonucleótidos en ARN o ADN en una plantilla de ADN o ARN.

Todo proceso que dé lugar a que células o individuos asocien en nuevas combinaciones dos o más genes por los que sus padres se diferencian.

Los conjuntos de secuencias de ADN repetidas que se encuentran en los extremos de los cromosomas eucariotas.

The transfer of genetic information, either intra- or interspecific by means of naked extracellular DNA.

Any of several families of mobile genetic elements usually transmitted vertically from a cell to daughter cells, that are capable of causing mutations, including chromosome breaks by integrating into or excising from a host chromosome.


Ver el vídeo: Mencit Mus Musculus - Behavior, Handling Restraint, Injeksi (Febrero 2023).