שיפור מודלי המחקר בבעלי חיים לחקר הזדקנות ומחלות אנושיות

קפיצה לפרק

• מחקרים בטבע לעומת מחקרים במעבדה
• אתגרים סביבתיים בטבע
• מקצבים יומיים וביטוי גנים
• ליקויים בתנאי מעבדה
• חשיבה מחדש על מודלי מחקר בבעלי חיים
• תמלול מלא

מחקרים בטבע לעומת מחקרים במעבדה

ד"ר סטיבן אוסטד, MD, מדגיש הבדלים קריטיים בין מחקרים בבעלי חיים בסביבות טבעיות לבין אלה המתבצעים בתנאי מעבדה. הוא מטיל ספק בישימות הישירה של ממצאי מעבדה למצבים אנושיים, תוך שימוש בדוגמה של הצטברות בטא-עמילואיד בקופי אדם. קופים אלה מפתחים פלאקים עמילואידיים הדומים לבני אדם אך לא מפתחים מחלת אלצהיימר. פער זה מדגיש את המורכבות בתרגום מחקר בבעלי חיים לרפואה אנושית.

ד"ר אנטון טיטוב, MD, יזם דיון זה בשאלה על המתאם בין תצפיות בבעלי חיים לישימות אנושית. השיחה חושפת שדמיון בין מינים בלבד אינו מבטיח ערך ניבויי למחלות אנושיות. זה מאתגר הנחות יסוד במחקר הביו-רפואי.

אתגרים סביבתיים בטבע

סביבות טבעיות מספקות אתגרים סביבתיים שתנאי מעבדה מבטלים לחלוטין. ד"ר סטיבן אוסטד, MD, מסביר שבעלי חיים בטבע מתמודדים עם תנאי מזג אוויר קיצוניים, חשיפה למחלות ולחצים רבים להישרדות. אתגרים טבעיים אלה יוצרים לחץ ברירה לשימור בריאות וחוסן. בעלי חיים בטבע חייבים להישאר בריאים כדי לשרוד טריפה ולחצים סביבתיים.

בעלי חיים במעבדה מאבדים יכולות הישרדות אלה דרך דורות של רבייה מוגנת. ד"ר סטיבן אוסטד, MD, מציין שבעלי חיים המשוחררים ממעבדה לא ישרדו יום אחד בתנאים טבעיים. הבדל יסודי זה משפיע על האופן בו אנו מפרשים ממצאי מחקר בהזדקנות ומחלות.

מקצבים יומיים וביטוי גנים

ד"ר סטיבן אוסטד, MD, חושף שיותר מ-80% מהגנים פועלים במקצבים ותבניות הפעלה יומיות. מקצבים צירקדיים אלה קריטיים לתפקוד ביולוגי תקין ולשימור בריאות. בסביבות טבעיות, שינויים באור מתרחשים בהדרגה עם תנודות טמפרטורה נלוות. מעברים טבעיים אלה מסנכרנים כראוי שעונים ביולוגיים ותבניות ביטוי גנים.

תנאי מעבדה משתמשים במעברים חדים של הדלקה/כיבוי אור שאינם מצליחים לחקות מחזורים יומיים טבעיים. סביבה מלאכותית זו משבשת תבניות ויסות גנים תקינות. שיבושים כאלה עלולים לשנות משמעותית תוצאות מחקר במחקרי הזדקנות ומחלות.

ליקויים בתנאי מעבדה

נוהלי מעבדה סטנדרטיים יוצרים סביבות מופשטות מדי שחסרות תוקף אקולוגי. ד"ר סטיבן אוסטד, MD, מסביר שחוקרים סטנדרטו תנאים בעבר כדי לפשט ניסויים. מעבדות שומרות על טמפרטורות קבועות ומונעות גורמים מדבקים. בעוד ששימושיות לבקרה, נוהלים אלה מסירים לחצים טבעיים שמעצבים את הביולוגיה של בעלי החיים.

ד"ר סטיבן אוסטד, MD, מדגיש שבעלי חיים במעבדה כיום מייצגים מערכת ביולוגית שונה מאוד מעמיתיהם בטבע. הריאיון עם ד"ר אנטון טיטוב, MD, בוחן כיצד תנאים מלאכותיים אלה עלולים לעוות תוצאות מחקר. היעדר אתגרים טבעיים משמעותו שבעלי חיים במעבדה never מפתחים מנגנוני חוסן זהים לבעלי חיים בטבע.

חשיבה מחדש על מודלי מחקר בבעלי חיים

ד"ר סטיבן אוסטד, MD, קורא להתייחסות מחדש יסודית לאופן הניהול של מושבות מעבדה. הוא תומך בהחזרת תנאים סביבתיים ריאליסטיים להגדרות מחקר בבעלי חיים. גישה זו תחקה טוב יותר את האתגרים שבעלי חיים מתמודדים איתם בסביבות טבעיות. שינויים כאלה יכולים לשפר משמעותית את הערך התרגומי של מחקרים בבעלי חיים לרפואה אנושית.

השיחה עם ד"ר אנטון טיטוב, MD, מדגישה את הצורך במודלי מחקר בעלי תוקף אקולוגי greater. ד"ר אוסטד מציע שהוספת ריאליזם בחזרה לניסויים היא קריטית למחקר הזדקנות משמעותי. שינוי פרדיגמה זה could להוביל לתחזיות מדויקות יותר על תהליכי הזדקנות אנושיים והתפתחות מחלות.

תמלול מלא

ד"ר אנטון טיטוב, MD: פרופסור אוסטד, אתה עושה many מחקרים across מיני בעלי חיים. You wrote two books regarding aging, lifespan, and healthspan in different animal species. How real is the correlation between what we observe in nature and its applicability to humans?

I'll give an example. For example, beta-amyloid accumulates in great apes, but they don't get Alzheimer's as far as I understand. That's probably true, but we are very similar to great apes. So what do you think of the correlation between what we learn in animals and how it is applicable to humans?

ד"ר סטיבן אוסטד, MD: Yes, I think we really need to rethink the way we do our animal research. One of the things that I like about studying animals in their natural habitat is that living in nature has its challenges. It has difficulties with the weather, disease exposure, and many other things.

We know that animals are successfully living in nature because they're healthy. As soon as their health starts to decline, they're dead. Now, we don't get any of these effects in the laboratory.

In the laboratory, animals don't get extremes of heat and cold. We don't even get them normal daily rhythms. So the way we try to emulate nature—we know now that over 80% of our genes are turned on and off in daily rhythms and patterns.

What we don't do in the laboratory is we turn off the lights, we turn on the lights, and we assume that we're mimicking the sort of biological rhythms in nature. But in nature, lights aren't turned on and off. First of all, the light goes away slowly. It comes on slowly.

Changes in temperature accompany it. That changes slowly but dramatically. We don't mimic any of that in the laboratory. We try to keep infections out of our laboratory colonies as much as possible.

There was some reason to do all this to standardize conditions at one point because it simplifies our experiments. But at some point, we need to start adding more realism back into our laboratory experiments.

The animals that we use now in the laboratory—if we release them into nature, they wouldn't survive a day. They've lost all of those capabilities. That means it's a very different kind of thing that we're studying in the laboratory. They could deal with real-world problems.

So I think it's time for us to rethink the way our laboratory colonies are managed.