Laboratorijski miš

Laboratorijski mišili lab miš jest mali sisar iz reda glodara, koji se uzgaja i koristi za naučna istraživanja. Laboratorijski miševi su obično iz vrste Mus musculus. Oni su najčešće korišteni model istraživanja sisara i koriste se za istraživanja u genetici, psihologiji, medicini i drugim naučnim disciplinama. Miševi pripadaju kladusu Euarchontoglires, koji uključuje i ljude. Ova bliska veza, povezana visoka homologija s ljudima, njihova lahkoća održavanja i rukovanja i visoka stopa reprodukcije, čine miševe posebno pogodnim modelima za istraživanje orijentirano na čovjeka. Sekvenciran je njegov genom i mnogi mišji geni imaju ljudske homologe.^[1]

Crtež laboratorijskog miša

Laboratorijski miš soja albino SCID

Laboratorijski miš sa srednjom bojom ovratnika

Ostale vrste miševa koje se ponekad koriste u laboratorijskim istraživanjima uključuju dvije američke vrste, bijelonogi miš (Peromyscus leucopus) i sjevernoamerički jelenski miš (Peromyscus maniculatus).

Historijat upotrebe kao biološkog modela

Miševi se koriste u biomedicinskim istraživanjima od 17. stoljeća (od 30. maja 1678.), kada ih je William Harvey koristio za svoje studije o reprodukciji i cirkulaciji krvi, a Robert Hooke ih je upotrebljavao u istraživanjima biološke posljedice porasta zračnog pritiska.^[2] Tokom 18. stoljeća Joseph Priestley i Antoine Lavoisier koristili su miševe za proučavanje disanja. U 19. stoljeću Gregor Mendel proveo je svoja rana ispitivanja nasljeđivanja na boji mišje dlake, ali je njegov pretpostavljeni zatražio da zaustavi uzgajanje u svojoj ćeliji "smrdljivih bića koja su, pored toga, kopulirala i imala seks".^[2] Zatim je preusmjerio svoja ispitivanja na grašak, ali kako su njegova zapažanja objavljena u pomalo opskurnom botaničkom časopisu, gotovo su ignorirana preko 35 godina, dok nisu ponovno otkrivena početkom 20. Stoljrća, 1902. Lucien Cuénot objavio je rezultate svojih eksperimenata na miševima koji su pokazali da Mendelovi zakoni nasljeđivanja vrijede i za životinje – rezultati koji su ubrzo potvrđeni i prošireni na druge vrste.^[2]

Početkom 20. stoljeća, Harvardski dodiplomski Clarence Cook Little izvodio je studije genetike miša u laboratoriji Castle Ernest Castle. Little i Castle usko su surađivali s Abbie Lathrop, koja je bila uzgajivačica elegantnih miševa i pacova koje je prodavala hobistima glo i čuvarima egzotičnih kućnih ljubimaca, a kasnije je počela u velikom broju prodavati naučnim istraživačima.^[3] Zajedno su generirali DBA (razrijeđeni, smeđi i ne-Agouti) soj miša ukrštanjem u srodstvu i pokrenuli sistematsko generiranje inbred sojeva.^[4] Otad se miš intenzivno koristi kao model-organizam i povezan je s mnogim važnim biološkim otkrićima 20. i 21. stoljeća.^[2]

Jackson Laboratory u Bar Harbor, Maine sada je jedan od najvećih svjetskih dobavljača laboratorijskih miševa, sa oko tri miliona miševa godišnje.^[5] Laboratorija je također svjetski izvor za više od 8.000 sojeva genetički definiranih miševa i dom je baze podataka Informatika o mišjem genomu.^[6]

Razmnožavanje

Jednodnvni mladunci

Početak razmnožavanja javlja se u dobi oko 50 dana i kod ženki i kod mužjaka, iako ženke svoj prvi estrus mogu imati nakon 25–40 dana. Miševi su poliestrousni i uzgajaju se tokom cijele godine; ovulacija je spontana. Trajanje estrousnog ciklusa je 4-5 dana i traje oko 12 sati, a javlja se u večernjim satima. Vaginski razmazi korisni su u vremenskim procjenama parenja, kako bi se utvrdila faza estrousnog ciklusa. Parenje se može potvrditi prisustvom kopulacijskog čepa u vagini do 24 sata nakon parenja. Prisustvo sperme na vaginskom razmazu također je pouzdan pokazatelj parenja.^[7]

Prosječni period trudnoće je 20 dana. Plodni postporođajni estrus javlja se 14–24 sata nakon rađanja, a istovremena laktacija i gestacija produžavaju trudnoćuu za 3–10 dana, zbog zakašnjele implantacije. Prosječna veličina legla je 10–12, tokom optimalne proizvodnje, ali je u velikoj mjeri ovisna o soju. Kao opće pravilo, inbred miševi imaju tendenciju za duži period trudnoće i manja legla od autbrednih i hibridnih miševa. Mladunci po rođenju teže 0,5 – 1,5 g, bez dlake su i zatvorenih kapaka i ušiju. Mladunci se odbijaju od sisanje u dobi tri sedmice, kada teže otprilike oko 10 – 12 g. Ako se ženka ne pari za vrijeme postporođajnog estrusa, nastavlja s ciklusom od 2–5 dana nakon odbića.^[7]

Novorođeni mužjaci razlikuju se od novorođenih ženki po primjetno većoj anogenitalnoj distanci i većoj genitalnoj papili u mužjaka. To se najbolje vidi podizanjem repova i upoređivanjem perineuma.^[7]

Genetika i sojevi

Miševi pripadaju kladusu sisari (grupi koju čine predak i svi njegovi potomci) Euarchontoglires, što znači da su oni među najbližim neprimatskim srodnicima ljudi, zajedno sa lagomorfima, verirovkama i letećim lemurima.

Euarchontoglires	Glires   Rodentia (glogari)     Lagomorpha (kunići, zečevi, pikasi)     Euarchonta   Scandentia (verirovke)   Primatomorpha   Dermoptera (leteći lemuri)       Primati (†Plesiadapiformes, Strepsirrhini, Haplorrhini)

Laboratorijski miševi su iste vrste kao i kućni miš; međutim, često se veoma razlikuju u ponašanju i fiziologiji. Postoje stotine utvrđenih inbred, autbred i transkenih sojeva. Soj, u odnosu na glodare, skupina je u kojoj su svi članovi što je moguće više genetički identični. U laboratorijskih miševa to se postiže putem inbridinga. Imajući ovaj tip populacije, moguće je provoditi eksperimente o ulozi gena ili eksperimente koji isključuju genetičke varijacije kao faktor. Suprotno tome, nesrodne populacije se koriste kada su identični genotipovi nepotrebni ili je potrebna populacija sa genetičkim varijacijama, a obično se nazivaju stokovi, a ne sojevi.^[8][9] Razvijeno je preko 400 standardiziranih, inbred sojeva laboratorijskog miša.

Većina laboratorijskih miševa su hibridi različitih podvrsta, najčešće Mus musculus domesticus i Mus musculus musculus. Laboratorijski miševi mogu imati razne boje dlake, uključujući aguti, crnu i albino. Mnogi su laboratorijski sojevi (ali ne svi) iz ukrštanja u srodstvu. Različiti sojevi identificiraju se pomoću specifičnih kombinacija slova i brojeva; naprimjer C57BL/6 i BALB/ c. Prve takve samooplodne sojeve proizveo je 1909. Clarence Cook Little, koji je uticao na popularizaciju miša kao laboratorijskog organizma.^[10] Za 2011. procjenjuje se da je 83% laboratorijskih glodara u SAD-u bili laboratorijski miševi C57BL/6.^[11]

Genom

Sekvenciranje genoma laboratorijskog miša dovršeno je krajem 2002., korištenjem soja C57BL/6. Ovo je bio drugi genom sisara koji je sekvenciran nakon ljudi.^[11]Haploidni genom dugačak je oko tri milijarde baznih parova (3.000 Mb, raspoređenih u 19 autosomnih hromosoma plus 1, odnosno dva spolna hromosoma), dakle jednaka veličini ljudskog genoma. Procjena broja gena sadržanih u mišjem genomu je teška, dijelom i zbog toga što se o definiciji gena još uvijek raspravlja i proširuje. Sadašnji broj gena za primarno kodiranje u laboratorijskog miša je 23.139,^[12] u poređenju sa ljudskim od procijenjenih 20.774.^[12]

Mutantni i transgeni sojevi

Dva miša sa ekspresijom pojačanih zelenih fluorescentnih proteina pod UV osvjetljenjem, uz bok jednog običnog miša s netransgene roditeljske linije

Poređenje nokaut gojaznog i normalnog laboratorijskog miša

Brojni postupci stvorili su razne mutirane sojeve miševa. Mali izbor od mnogih dostupnih sojeva uključuje –

• Miševi dobijeni iz običnog uzgoja i inbrIdinga:
  • Negojazni dijabetički (NOD) miševi, koji razvijaju dijabetes melitus tip 1.
  • Murphy Roths veliki (MRL) miševi, neobičnih regenerativnih kapaciteta^[13]
  • Miševi koji šepaju, koji hodaju kružno, zbog mutacije koja negativno utiče na njihovo unutrašnje uho
  • imunodeficijentni goli miševi, bez dlake i timusa: ti miševi ne proizvode T-limfocite; zato ne uspostavljaju ćelijski imunski odgovor. Koriste se za istraživanja u imunologiji i transplantaciji.
  • miševi sa teškom kombiniranom imunodeficijencijom (SCID) miševi, s gotovo potpuno neispravnim imunskim sistemom
  • FVB miševi, čija velika veličina legla i veliki pronukleus oocita ubrzavaju uporabu u genetičkim istraživanjima
• Transgeni miševi, sa stranim genima umetnutim u njihov genom:
  • Nenormalno veliki miševi s insercijskim genom pacovskog hormona rasta
  • Onkomiševi, s aktiviranim onkogenom, kako bi se značajno povećala učestalost kancera
  • Doogie miševi, s poboljšanom funkcijom receptora NMDA, što rezultira poboljšanjem memorije i učenja
• Nokaut-miševi, gdje je određeni gen onemogućen pomoću tehnike poznate kao nokaut gena: svrha je proučiti funkciju genskog proizvoda ili simulirati ljudsku bolest
  • Debeli miševi, skloni pretilosti zbog nedostatka karboksipeptidaze E
  • Snažni mišićavi miševi, s onesposobljenim genom za miostatin, s nadimkom "moćni miševi".

Od 1998. godine moguće je kloniranje miševa iz ćelija dobijenih od odraslih životinja.

Postupci injektiranja

Način primjene injekcija na laboratorijskim miševima uglavnom su potkožna, intraperitoneumska i intravenska. Unutarmišićna primjena se ne preporučuje, zbog male mišićne mase.^[14] Unutarcerebralna primjena također je moguća. Svaka ruta ima preporučeno mjesto ubrizgavanja, približnu mjeru igle i preporučeni maksimalni ubrizgani volumen, odjednom na jednom mjestu, kako je navedeno u donjoj tabeli:

Način	Preporučeno mjesto[14]	Mjera igle [14]	Maksimalni volumen[15]
Potkožno	Leđa, između skapula	25–26 ga	2 – 3 ml
Unutarperitoneumski	Lijevi donji kvadrant	25–27 ga	2–3 ml
Unutarvenski	Bočna repna vena	27–28 ga	0,2 ml
Unutarmišićni	Stražnji ud, repno bedro	26–27 ga	0,05 ml
Unutarcerebralni	Kranij	27 ga

Da bi se olakšalo intravensko ubrizgavanje u rep, laboratorijski miševi mogu se pažljivo zagrijati pod žaruljama da prošire krvne sudove.

Anestezija

Uobičajeni režim opće anestezije za kućnog miša je ketamin (u dozi od 100 mg po kg tjelesne težine) plus ksilazin (u dozi od 5–10 mg po kg), injektira se intraperitonealno.^[16] It has a duration of effect of about 30 minutes.^[16]

Eutanazija

Odobreni postupci za eutanaziju laboratorijskih miševa uključuju komprimirani plin CO₂, injekcijski barbituratni anestetici, inhalacijski anestetici, poput halotana, i fizički metodi, kao što su iščašenje vrata i odrubljivanje glave (dekapitacija).^[17]

Osjetljivost na patogene

Nedavno istraživanje otkrilo je mišji astrovirus u laboratorijskih miševa u više od polovine istraženih američkih i japanskih instituta.^[18] Mišji astrovirus pronađen je u devet sojeva miševa, uključujući NSG, NOD-SCID, NSG-3GS, C57BL6-Timp-3^−/−, uPA-NOG, B6J, ICR, Bash2, and BALB/C, sa različitim stepenima prevalencije. Patogenost mišjeg astrovirusa nije bila poznata.

Veličina tržišta

Predviđa se da će svjetsko tržište genetički promijenjenih miševa narasti na 1,59 milijardi dolara do 2022. godine, rastući stopom od 7,5 posto godišnje.^[19]

Također pogledajte

• Miš
• Laboratorijski pacov
• Testiranje na životinjama
• Ispitivanje na na životinjama
• Životinjski model
• Identifikacija životinje
• Mišji modeli kolorektalnog i crijevnog karcinoma
• Testiranje kozmetike na životinjama
• Spomenik laboratorijskom mišu