Meer dan 20 jaar geleden leidden twee medische onderzoekers van Harvard University, Joseph en Charles Vacanti, een team dat met succes een kraakbeen in de vorm van een menselijk oor liet groeien op de rug van een laboratoriummuis. Het experiment gebruikte een oorvormige schimmel gevuld met kraakbeencellen van een koe. Het "oor" werd eerst in een incubator geplaatst en zodra het begon te groeien, werd het getransplanteerd in het lichaam van een naakte muis (een soort laboratoriummuis met een genetische mutatie die een aangetast of afwezig thymusorgaan veroorzaakt, waardoor de dieren worden geremd immuunsysteem en het vermogen om vreemde weefsels af te wijzen).
"Earmouse" of de Vacanti-muis, zoals het dier bekend is geworden, bleef het stuk weefsel uit zijn rug groeien totdat het leek op de grootte en de vorm van een menselijk oor. Het team publiceerde hun onderzoek in 1997 naar plastische en reconstructieve chirurgie . Het experiment was bedoeld om de levensvatbaarheid van groeiende weefsels te testen voor latere transplantatie bij menselijke patiënten. En vorig jaar ontvingen menselijke kinderen in China die lijden aan een genetisch defect genaamd microtia, dat voorkomt dat het uitwendige oor goed groeit, nieuwe oren gekweekt met hun eigen cellen - een vergelijkbaar proces als het laten groeien van het "oor" op oorbeschermer.
De Vacanti-muis met een menselijk oorvormig stuk kraakbeen dat uit zijn rug groeit. (Wikicommons onder Fair Use) De muis met een menselijk oor op zijn rug is misschien een van de meer bizarre en visueel verontrustende experimenten uitgevoerd op een knaagdier, maar muizen worden sinds ongeveer 1902 gebruikt voor wetenschappelijke experimenten, toen een eigenzinnige en ondernemende fokker genaamd Abbie EC Lathrop erkende het potentieel van de dieren voor genetisch onderzoek. Het eerste gebruik van ratten in experimenten begon zelfs eerder, met records die dateren uit de jaren 1850. Wetenschappers kochten hun proefpersonen van professionele fokkers bekend als "rattenliefhebbers" die de wezens als huisdieren waardeerden vanwege hun unieke jassen en persoonlijkheden. Al tientallen jaren worden laboratoriumratten en muizen gebruikt om grote wetenschappelijke en medische vooruitgang te boeken, van geneesmiddelen tegen kanker en hiv-antiretrovirale middelen tot het jaarlijkse griepvaccin.
Labmuizen - meestal van de soort Mus musculus, of huismuis - zijn biomedische Zwitserse zakmessen, met genomen die gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd voor genetische studies. De fysiologie van het menselijk lichaam wordt echter meer nagebootst in Rattus norvegicus, of de rat van Noorwegen , en zijn verschillende stammen. Ratten zijn ook gemakkelijk te trainen en perfect geschikt voor psychologische experimenten, vooral gezien hun neurale netwerken die zo sterk op die van ons lijken. (In de jaren vijftig en zestig bijvoorbeeld, merkten onderzoekers die de biologische onderbouwing van nieuwsgierigheid bestudeerden op dat labratten, zonder enige andere stimulans of taak, liever de onbekende delen van een doolhof verkennen.)
Ratten zijn ook veel groter dan muizen en hebben dikkere staarten en stompe snuiten. Maar het zijn de kenmerken die muizen en ratten delen, waardoor ze zowel geselen van de stad als de perfecte wetenschappelijke cavia's zijn.
"Ze reproduceren snel, ze zijn sociaal, ze zijn aanpasbaar en ze zijn alleseters, dus ze eten vrijwel alles", zegt Manuel Berdoy, een zoöloog van Oxford University. Bovendien maakt de verkleinende grootte van de knaagdieren een relatief gemakkelijke opslag in laboratoria mogelijk, en hun gedeelde evolutionaire wortels met mensen zorgen ervoor dat de genomen van de soort overweldigend overlappen.
Dientengevolge hebben knaagdieren onze laboratoria bijna overgenomen en maken bijna 95 procent van alle proefdieren uit. In de afgelopen vier decennia is het aantal onderzoeken met muizen en ratten meer dan verviervoudigd, terwijl het aantal gepubliceerde artikelen over honden, katten en konijnen redelijk constant is gebleven. In 2009 waren alleen muizen verantwoordelijk voor drie keer zoveel onderzoeksdocumenten als zebravissen, fruitvliegen en rondwormen samen.
Studies met knaagdieren hebben betrekking op alles, van neurologie en psychologie tot medicijnen en ziekten. Onderzoekers hebben elektronica in muizenhersenen geïmplanteerd om hun bewegingen te beheersen, herhaaldelijk de verslavende eigenschappen van cocaïne op muizen getest, elektrische schokken toegediend aan knaagdieren als negatieve stimulus, menselijke hersenen in muizenschedels geïmplanteerd en muizen en ratten door eindeloze doolhoven van tests gestuurd . NASA houdt zelfs laboratoriummuizen aan boord van het internationale ruimtestation voor experimenten met microzwaartekracht.
Ondanks al dat laboratoriummuizen en ratten de mens hebben geholpen, vindt de dagelijkse ervaring van de dieren grotendeels uit het publieke oog plaats. Maar het leven van lab-knaagdieren kan de sleutel zijn tot het begrijpen en verbeteren van hun rol in de loop van wetenschappelijke ontdekkingen.
Wetenschappers moeten omgaan met dieren en ethische training voordat ze mogen werken met proefdieren, hoewel de regels variëren afhankelijk van waar het experiment plaatsvindt. Terwijl Canadese en Europese wetenschappers onder toezicht staan van een nationaal bestuursorgaan, verschillen de regels in de Verenigde Staten per instelling met enige algemene richtlijnen van het National Institute of Health. (De Amerikaanse Animal Welfare Act, die de meeste dieren beschermt die voor onderzoek worden gebruikt, sluit muizen en ratten uit.)
De meeste universiteiten bieden een training aan over hoe de dieren op een manier moeten worden behandeld om stress en lijden het beste te verminderen. De beste werkwijzen zijn in de loop der jaren bijgewerkt om een veranderend begrip van de knaagdieren en hun behoeften weer te geven. Nadat een in Nature gepubliceerd onderzoek uit 2010 had aangetoond dat het hanteren van laboratoriumratten bij de staart meer angst veroorzaakt dan het begeleiden van de dieren door een tunnel of het optillen van hen met holle handen, lieten laboratoria over de hele wereld de eerder gebruikelijke techniek achter zich.
Wetenschappers die willen experimenteren met knaagdieren moeten een gedetailleerde aanvraag invullen waarin wordt uitgelegd waarom voor het werk proefdieren nodig zijn. De toepassingen worden beoordeeld op basis van een raamwerk dat bekend staat als de drie R's : het aantal gebruikte dieren verminderen, het gebruik van dieren waar mogelijk vervangen en de experimenten verfijnen om het dierenwelzijn te verbeteren.
"Een rat of een muis is geen reageerbuis op poten, " zegt Berdoy. De huisvestingsomstandigheden voor de knaagdieren zijn bijvoorbeeld een bestaansrecht geworden voor voorstanders van proefdieren. De meeste laboratoriummuizen worden bewaard in kooien in de grootte van een schoenendoos (voor ratten is de ruimte ongeveer verdubbeld) met een paar piepende metgezellen. En hoewel het hebben van mede-knaagdieren voldoet aan de sociale behoeften van de dieren, ontbreekt het de meeste laboratoriumwoningen om het even welke soort van milieuverrijkende objecten om de onderwerpen te bezetten. De grootte van hun opsluitingen betekent ook dat ze zijn beperkt van natuurlijk gedrag zoals graven, klimmen of zelfs rechtop staan.
Hoewel laboratoriummuizen en ratten op dit moment genetisch verschillend zijn van hun wilde tegenhangers, behouden ze veel van dezelfde instincten. Het onderdrukken van deze behoeften kan overmatige stress bij de dieren veroorzaken en de wetenschappelijke bevindingen in gevaar brengen. De film van Berdoy, The Laboratory Rat: A Natural History, beschrijft hoe labratten die in het wild werden vrijgelaten zich op dezelfde manier gedroegen als hun voorouders. Wetenschappers moeten volgens hem rekening houden met de aard van ratten bij het ontwerpen van experimenten om de beste resultaten te krijgen. "Als je experimenten gaat doen, " zegt Berdoy, "moet je de biologie kiezen in plaats van ertegen."
Een laboratoriumrat met een hersenimplantaat dat werd gebruikt om in vivo neuronale activiteit op te nemen tijdens een bepaalde taak (onderscheid van verschillende trillingen). De wetenschapper voedt het appelsap van de rat door een pipet. (Anna Marchenkova via Wikicommons onder CC BY 4.0) In sommige gevallen zijn de effecten van tegen de biologische korrel ingaan al waargenomen. Hoewel de genetische homogeniteit van lab-knaagdieren helpt om afleidende variabelen uit gerichte experimenten te verwijderen, kan het ook subtieler zijn dat wetenschappelijke resultaten worden scheefgetrokken. In een onderzoek uit 2010 naar de effecten van intermitterende nuchtere diëten, merkte Mark Mattson, hoofd van het laboratorium voor neurowetenschappen aan het National Institute of Aging, op dat de positieve neurologische effecten die laboratoriumratten met “metabolisch morbide” zich niet vertaalden in gezonde, actieve mensen. De resultaten waren alleen van toepassing op "bankaardappel" beestjes in een "bubble boy type scenario waarin ... hun immuunsysteem niet wordt uitgedaagd met verschillende virussen of bacteriën." Zoals Mattson beknopt opmerkt: "Wat je ontdekt, is misschien geen afspiegeling van een gezond dier."
Met andere woorden, het gebruik van statische, homogene, beschutte dieren is misschien niet altijd de beste manier om het uiteindelijke doel van het gebruik van lab-knaagdieren te bereiken: het menselijk lichaam en geest beter begrijpen en in sommige gevallen genezen.
Over het algemeen is het overgangsproces van een experiment van knaagdieren naar mensen niet toevallig. Naast het papierwerk, moeten nieuwe medicijnen worden getest op twee verschillende dieren - een kleine, zoals een muis of rat, en vervolgens een grote, meestal een varken, hond of primaat - voordat ze naar menselijke proeven gaan. Volgens het Farmaceutisch Onderzoek en de Fabrikanten van Amerika, gaat slechts één op elke 250 op dieren geteste verbindingen over op menselijke proeven. Voor degenen die de goedkeuring halen, duurt het hele proces meestal 10 tot 15 jaar.
Zelfs na de lange weg naar menselijke proeven, werken veel medicijnen en procedures die bij muizen en ratten werken niet bij mensen. De levensstijl van de "bankaardappel" van knaagdieren kan de resultaten beïnvloeden, of misschien veroorzaken de kleine verschillen tussen de genomen van ratten, muizen en mensen verschillende reacties op geneesmiddelen. In onderzoeken naar Alzheimer krijgen muizen en ratten bijvoorbeeld kunstmatig een aandoening die op de ziekte lijkt omdat ze deze niet op natuurlijke wijze ontwikkelen.
Wanneer een medicijn niet werkt, zijn de resultaten vaak teleurstellend en duur, maar soms kunnen fouten tragisch zijn. Thalidomide, een medicijn dat wordt gebruikt om ochtendmisselijkheid in de jaren vijftig en zestig te behandelen, veroorzaakte misvormingen bij menselijke baby's, ondanks dat het met succes en onschadelijk bij ratten werd getest. Het medicijn breekt veel sneller af bij ratten, en hun embryo's hebben meer antioxidantafweer tegen de smeriger bijwerkingen. In veel gevallen blijven de redenen voor een falend medicijn echter mysterieus.
“Dit is een van de vragen die centraal staat bij medisch onderzoek. Niemand heeft er een goed antwoord op, en er is misschien geen goed antwoord op ”, zegt Richard Miller, professor pathologie aan de Universiteit van Michigan. "Er zijn genoeg succesverhalen dat mensen optimistisch zijn, maar niet alles wat bij de dieren zal werken, zal bij mensen werken."
Of een experiment succesvol zal eindigen, is misschien onzeker, maar één ding is altijd gegarandeerd: de dood van de lab-knaagdieren. De lichaamstelling is onvermijdelijk; naar schatting 100 miljoen laboratoriummuizen en ratten of meer worden elk jaar gedood in Amerikaanse laboratoria omwille van de wetenschap. Terwijl sommige van de lichamen creatief worden hergebruikt als snacks voor vogels in heiligdommen, worden de meeste bevroren en verbrand met de rest van het biologische afval.
Ratten en muizen die in verouderingsonderzoeken worden gebruikt, leven vaak hun natuurlijke leven, maar de meeste lab-knaagdieren worden aan het einde van een onderzoek beëindigd. Sommige worden gedood via dodelijke injectie of onthoofd met strikte richtlijnen om pijn en lijden te verminderen, maar meestal worden ze in kooien met kooldioxide gestikt.
CO 2 wordt al geruime tijd beschouwd als de meest ethische manier van leven voor deze proefdieren, maar Joanna Makowska, universitair hoofddocent aan de University of British Columbia en Lab Animal Advisor voor het Animal Welfare Institute, gelooft dat er een betere manier is. De koolstofdioxidevergiftiging, zegt ze, bootst het gevoel na dat je geen lucht meer hebt wanneer je je adem onder water houdt, wat onnodige angst en onrust veroorzaakt. “Het is geen goede dood. Anesthesie is menselijker, maar mensen doen dat niet echt omdat koolstofdioxide praktischer en goedkoper is. "
Over het algemeen vindt Makowska dat onderzoekers zich meer moeten inspannen om te voldoen aan het 'reductie'-principe van de drie R's . "Dat zou echt de eerste R moeten zijn, " zegt ze. Bij Harvard maakten wetenschappers een orgaan op een chip om medicijnen te bestuderen en ziekten te modelleren zonder proefdieren te gebruiken. Onderzoekers hebben zelfs computeralgoritmen ontwikkeld op basis van duizenden dierproeven die nauwkeurig kunnen voorspellen hoe weefsels op bepaalde stoffen reageren.
Maar deze vooruitgang op lab-knaagdierreductie moet nog van start gaan en het aantal onderzoeken waarbij de dieren worden gebruikt, blijft groeien. En hoewel dierenrechtengroepen een hel zullen veroorzaken over de behandeling van onze andere harige vrienden, moet de strijd tegen labratten nog geen plons maken.
"Ik denk dat het komt erop neer hoeveel we ze willen, " zegt Makowska. “Mensen investeren veel meer in niet-menselijke primaten. Als het gaat om honden en katten, hebben we relaties met deze dieren. We zullen veel eerder erkennen dat ze lijden. "
Immers, als een muis of rat het lab ontsnapt naar de straten van de stad, wordt het beschouwd als een plaag; iedereen kan het straffeloos doden.
