Più di 20 anni fa, due ricercatori medici dell'Università di Harvard, Joseph e Charles Vacanti, guidarono un team che sviluppò con successo un pezzo di cartilagine a forma di orecchio umano sul retro di un topo da laboratorio. L'esperimento ha utilizzato uno stampo a forma di orecchio riempito con cellule di cartilagine di una mucca. L'orecchio è stato inizialmente posto in un'incubatrice e una volta che ha iniziato a crescere, è stato trapiantato nel corpo di un topo nudo (una specie di topo da laboratorio con una mutazione genetica che provoca un organo del timo degradato o assente, inibendo gli animali 'sistema immunitario e capacità di respingere i tessuti estranei).
"Earmouse" o il topo Vacanti, come l'animale è diventato noto, ha continuato a far crescere il pezzo di tessuto dalla sua schiena fino a quando non assomigliava alle dimensioni e alla forma di un orecchio umano. Il team ha pubblicato le sue ricerche in Chirurgia Plastica e Ricostruttiva nel 1997. L'esperimento è stato progettato per testare la vitalità dei tessuti in crescita per il successivo trapianto in pazienti umani. E proprio l'anno scorso, i bambini umani in Cina che soffrivano di un difetto genetico chiamato microtia, che impedisce all'orecchio esterno di crescere correttamente, hanno ricevuto nuove orecchie cresciute con le proprie cellule, un processo simile a far crescere l'orecchio sull'orecchio.
Il topo Vacanti con un pezzo di cartilagine a forma di orecchio umano che cresce dalla sua schiena. (Wikicommons in Fair Use) Il topo con un orecchio umano sulla schiena potrebbe essere stato uno degli esperimenti più bizzarri e inquietanti visivamente condotti su un roditore, ma i topi sono stati usati per esperimenti scientifici dal 1902 circa, quando un allevatore eccentrico e intraprendente di nome Abbie EC Lathrop ha riconosciuto il potenziale degli animali per la ricerca genetica. Il primo uso di ratti negli esperimenti iniziò anche prima, con documenti risalenti al 1850. Gli scienziati hanno acquistato i loro soggetti da allevatori professionisti noti come "ratto fanciers" che hanno apprezzato le creature come animali domestici per i loro cappotti e le loro personalità uniche. Per decenni, topi e topi di laboratorio sono stati usati per fare grandi progressi scientifici e medici, dai farmaci antitumorali e antiretrovirali per l'HIV al vaccino antinfluenzale annuale.
I topi di laboratorio - spesso delle specie Mus musculus, o topo domestico - sono coltelli dell'esercito svizzero biomedici, con genomi facilmente manipolabili per gli studi genetici. La fisiologia del corpo umano, tuttavia, è più simile a quella di Rattus norvegicus, o ratto norvegese , e dei suoi vari ceppi. I ratti sono anche facilmente addestrabili e perfettamente adatti agli esperimenti psicologici, specialmente considerando che le loro reti neurali assomigliano così da vicino alle nostre. (Negli anni '50 e '60, ad esempio, i ricercatori che studiano le basi biologiche della curiosità hanno notato che i topi di laboratorio, privi di qualsiasi altro stimolo o compito, preferiscono esplorare le parti sconosciute di un labirinto.)
I ratti sono anche molto più grandi dei topi e hanno code più spesse e musi più contundenti. Ma sono le caratteristiche condivise da topi e ratti a renderli entrambi flagelli della città e le cavie scientifiche perfette, per così dire.
"Si riproducono rapidamente, sono sociali, sono adattabili e sono onnivori, quindi mangeranno praticamente qualsiasi cosa", afferma Manuel Berdoy, uno zoologo dell'Università di Oxford. Inoltre, le dimensioni ridotte dei roditori consentono una conservazione relativamente facile nei laboratori e le loro radici evolutive condivise con gli umani fanno sì che i genomi delle specie si sovrappongano in modo schiacciante.
Di conseguenza, i roditori hanno quasi preso il controllo dei nostri laboratori, costituendo quasi il 95 percento di tutti gli animali da laboratorio. Negli ultimi quattro decenni, il numero di studi su topi e ratti è più che quadruplicato, mentre il numero di articoli pubblicati su cani, gatti e conigli è rimasto piuttosto costante. Nel 2009, i topi da soli erano responsabili di tre volte più documenti di ricerca di pesci zebra, moscerini della frutta e nematodi messi insieme.
Gli studi con i roditori si occupano di tutto, dalla neurologia e psicologia alle droghe e alle malattie. I ricercatori hanno impiantato elettronica nei cervelli dei topi per controllare i loro movimenti, testato ripetutamente le proprietà di dipendenza della cocaina sui topi, somministrato scosse elettriche ai roditori come stimolo negativo, impiantato cervelli umani nei crani dei topi e inviato topi e ratti a correre attraverso infiniti labirinti di test . La NASA tiene persino topi di laboratorio a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per esperimenti di microgravità.
Nonostante tutto ciò che i topi e i topi di laboratorio hanno aiutato gli umani a realizzare, l'esperienza quotidiana degli animali si svolge in gran parte fuori dagli occhi del pubblico. Ma la vita dei roditori di laboratorio può essere la chiave per comprendere e migliorare il loro ruolo nel corso della scoperta scientifica.
Gli scienziati devono completare la manipolazione e l'addestramento etico degli animali prima di poter lavorare con animali da laboratorio, anche se le regole variano a seconda di dove si svolge l'esperimento. Mentre gli scienziati canadesi ed europei sono supervisionati da un organo di governo nazionale, le regole negli Stati Uniti variano a seconda dell'istituzione con alcune indicazioni generali del National Institute of Health. (L'US Animal Welfare Act, che protegge la maggior parte degli animali utilizzati per la ricerca, esclude topi e ratti.)
La maggior parte delle università offre un corso di formazione su come gestire gli animali in modo da ridurre al meglio lo stress e la sofferenza. Le migliori pratiche sono state aggiornate nel corso degli anni per riflettere una comprensione mutevole dei roditori e dei loro bisogni. Dopo uno studio del 2010 pubblicato su Nature ha dimostrato che maneggiare i topi da laboratorio per la coda provoca più ansia che guidare gli animali attraverso un tunnel o sollevarli con le mani a coppa, i laboratori di tutto il mondo hanno abbandonato la tecnica precedentemente comune.
Gli scienziati che vogliono sperimentare i roditori sono tenuti a compilare una domanda dettagliata che spiega perché il lavoro richiede soggetti animali. Le applicazioni sono giudicate sulla base di un quadro noto come le tre R : riduzione del numero di animali utilizzati, sostituzione dell'uso degli animali quando possibile e perfezionamento degli esperimenti per migliorare il benessere degli animali.
"Un topo o un topo non è una provetta sulle gambe", afferma Berdoy. Le condizioni abitative dei roditori, ad esempio, sono diventate una ragion d'essere per i sostenitori del benessere degli animali da laboratorio. La maggior parte dei topi da laboratorio sono tenuti in gabbie delle dimensioni di una scatola da scarpe (per i ratti, lo spazio è quasi raddoppiato) con alcuni compagni cigolanti. E sebbene avere compagni di roditori soddisfi i bisogni sociali degli animali, la maggior parte degli alloggi da laboratorio non ha alcun tipo di oggetti di arricchimento ambientale per occupare i soggetti. La dimensione dei loro confini significa anche che sono limitati da comportamenti naturali come scavare, arrampicarsi o addirittura alzarsi in piedi.
Anche se topi e ratti di laboratorio sono, a questo punto, geneticamente distinti dalle loro controparti selvagge, mantengono molti degli stessi istinti. La repressione di questi bisogni potrebbe causare uno stress eccessivo sugli animali e compromettere i risultati scientifici. Il film di Berdoy, The Laboratory Rat: A Natural History, illustra in dettaglio come i topi di laboratorio rilasciati in natura si sono comportati e interagivano in modo simile ai loro antenati selvaggi. Gli scienziati, ritiene, dovrebbero considerare la natura dei ratti quando progettano esperimenti per ottenere i migliori risultati. "Se hai intenzione di fare esperimenti", dice Berdoy, "devi andare con il grano della biologia piuttosto che contro di essa".
Un topo da laboratorio con un impianto cerebrale utilizzato per registrare l'attività neuronale in vivo durante un determinato compito (discriminazione di vibrazioni diverse). Lo scienziato nutre il succo di mela di ratto attraverso una pipetta. (Anna Marchenkova via Wikicommons sotto CC BY 4.0) In alcuni casi, gli effetti dell'andare contro il grano biologico sono già stati osservati. Mentre l'omogeneità genetica dei roditori di laboratorio aiuta a rimuovere le variabili di distrazione dagli esperimenti focalizzati, può anche, più sottilmente, distorcere i risultati scientifici. In uno studio del 2010 sugli impatti delle diete a digiuno intermittente, Mark Mattson, capo del laboratorio di neuroscienze del National Institute of Aging, ha osservato che gli impatti neurologici positivi che i ratti di laboratorio "metabolicamente morbosi" derivati dal regime dietetico non si traducono in umani sani e attivi. I risultati erano applicabili solo alle creature "fagottoni" in uno scenario di tipo "bubble boy" in cui ... il loro sistema immunitario non viene messo in discussione con virus o batteri diversi ". Come osserva succintamente Mattson, " Ciò che scopri potrebbe non riflettere un aspetto sano animale."
In altre parole, l'uso di animali statici, omogenei e riparati potrebbe non essere sempre il modo migliore per raggiungere l'obiettivo finale di usare i roditori di laboratorio: comprendere meglio e, in alcuni casi, curare, il corpo umano e la mente.
In generale, il processo di transizione di un esperimento dai roditori agli umani non è casuale. Oltre alle risme di scartoffie, è necessario testare nuovi farmaci su due diversi animali - uno piccolo, come un topo o un topo, e poi uno grande, di solito un maiale, un cane o un primate - prima di passare alle prove umane. Secondo la Pharmaceutical Research and Manufacturers of America, solo uno su ogni 250 composti testati su animali passa a prove umane. Per coloro che arrivano all'approvazione, l'intero processo richiede solitamente dai 10 ai 15 anni.
Anche dopo la lunga strada verso le prove umane, molti farmaci e procedure che funzionano su topi e ratti non funzionano sulle persone. Lo stile di vita dei "roditori" dei roditori potrebbe influenzare i risultati, o forse le leggere differenze tra genomi di ratto, topo e genoma umano producono risposte diverse ai farmaci. Negli studi sull'Alzheimer, ad esempio, a topi e ratti viene data artificialmente una condizione che ricorda la malattia perché non la sviluppa in modo naturale.
Quando un farmaco non funziona, i risultati sono spesso deludenti e costosi, ma a volte gli errori possono essere tragici. La talidomide, un farmaco usato per curare la nausea mattutina negli anni '50 e '60, causava deformità nei bambini umani nonostante fosse stata testata con successo e innocuo nei ratti. Il farmaco si rompe molto più rapidamente nei ratti e i loro embrioni hanno più difese antiossidanti contro i suoi effetti collaterali più cattivi. In molti casi, tuttavia, le ragioni di una droga fallita rimangono misteriose.
“Questa è una delle domande alla base della ricerca medica. Nessuno ha una buona risposta e potrebbe non esserci una buona risposta ", afferma Richard Miller, professore di patologia all'Università del Michigan. "Ci sono abbastanza storie di successo che le persone sono ottimiste, ma non tutto ciò che funzionerà negli animali funzionerà nelle persone."
Se un esperimento finirà con successo può essere incerto, ma una cosa è sempre garantita: la morte dei roditori di laboratorio. Il conteggio dei corpi è inevitabile; circa 100 milioni di topi e topi di laboratorio vengono uccisi ogni anno nei laboratori statunitensi per motivi di scienza. Mentre alcuni dei corpi vengono riproposti in modo creativo come snack per gli uccelli nei santuari, la maggior parte viene congelata e incenerita con il resto dei rifiuti biologici.
Ratti e topi utilizzati negli studi sull'invecchiamento spesso vivono la loro vita naturale, ma la maggior parte dei roditori di laboratorio viene interrotta alla fine di uno studio. Alcuni vengono uccisi tramite iniezione letale o decapitati con rigide linee guida per ridurre il dolore e la sofferenza, ma il più delle volte vengono soffocati in gabbie con anidride carbonica.
Per qualche tempo la CO 2 è stata considerata la pratica di fine vita più etica per questi animali da laboratorio, ma Joanna Makowska, professore a contratto presso l'Università della British Columbia e Lab Animal Advisor dell'Animal Welfare Institute, crede che ci sia un modo migliore. L'avvelenamento da anidride carbonica, dice, imita la sensazione di rimanere senza aria quando si trattiene il respiro sott'acqua, il che provoca paura e ansia indebite. “Non è una buona morte. L'anestesia è più umana, ma la gente non lo sta davvero facendo perché l'anidride carbonica è più pratica ed economica ”.
In generale, Makowska ritiene che i ricercatori dovrebbero fare uno sforzo maggiore per soddisfare il principio di "riduzione" delle tre R. "Questa dovrebbe davvero essere la prima R ", dice. Ad Harvard, gli scienziati hanno creato un organo su un chip per aiutare a studiare i farmaci e modellare la malattia senza usare soggetti animali. I ricercatori hanno persino sviluppato algoritmi informatici basati su migliaia di sperimentazioni su animali in grado di prevedere con precisione il modo in cui i tessuti reagiranno a determinati composti.
Ma questi progressi basati sulla riduzione dei roditori di laboratorio devono ancora decollare e il numero di studi sugli animali continua a crescere. E mentre i gruppi per i diritti degli animali solleveranno l'inferno per il trattamento degli altri nostri amici a quattro zampe, la lotta per i diritti dei topi di laboratorio non ha ancora fatto colpo.
"Penso che dipenda da quanto ci piacciono", dice Makowska. “Le persone si investono molto di più in primati non umani. Quando si tratta di cani e gatti, abbiamo rapporti con questi animali. Abbiamo molte più probabilità di riconoscere che soffrono ".
Dopotutto, se un topo o un topo fugge dal laboratorio per le strade della città, è considerato un parassita; chiunque può ucciderlo impunemente.
