Исследователи из Национального института здоровья разработали новую модель мыши, которая может улучшить преобразование исследований на мышах в достижения в области здоровья человека. Модель мыши, которую ученые назвали «дикой», приобрела микробы и патогены диких мышей, сохранив при этом генетику лабораторных мышей, что делает их более полезными для исследований. В двух доклинических исследованиях одичалые отражали иммунные реакции человека, чего не удалось сделать лабораторным мышам. Исследование, проведенное под руководством ученых из Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек (NIDDK) при Национальном институте здоровья, опубликовано в Интернете в журнале Science.
«Мы хотели создать модель мыши, которая больше напоминает мышь, которую вы найдете в дикой природе», - сказала Барбара Рехерманн, доктор медицинских наук, руководитель отдела иммунологии отделения заболеваний печени NIDDK и старший автор исследования. «Мы исходили из того, что иммунные реакции и микробиота диких мышей и людей, вероятно, формируются сходным образом - в результате контакта с разнообразными микробами в реальном мире».
Микробиота относится к триллионам крошечных микробов, таких как бактерии, грибки и вирусы, которые живут в телах людей и животных и на них и играют решающую роль в поддержании здоровья иммунной системы. В отличие от кристально чистых лабораторных мышей, выращенных в искусственных условиях, у диких мышей развились симбиотические отношения с микробами, с которыми они столкнулись во внешнем мире, точно так же, как и у людей.
Рехерманн и Стефан Росхарт, доктор медицинских наук, ведущий автор исследования и научный сотрудник NIDDK, давно стремились улучшить животные модели сложных заболеваний у людей. В 2017 году они провели исследование, показывающее, что перенос кишечной микробиоты диких мышей лабораторным мышам помог мышам пережить смертельную вирусную инфекцию гриппа и бороться с колоректальным раком..
В текущем исследовании они трансплантировали эмбрионы наиболее часто используемого штамма лабораторных мышей для исследования иммунной системы самкам диких мышей, которые затем родили и вырастили одичалых. Исследователи и их сотрудники сравнили микробиоту одичалых, диких мышей и лабораторных мышей. Они обнаружили, что одичалые приобрели микробы и патогены диких мышей и очень напоминали диких мышей по бактериальным микробам, присутствующим в кишечнике, коже и влагалище, а также по количеству и видам присутствующих грибков и вирусов.
«Здоровый микробиом важен не только для иммунной системы, но и для пищеварения, метаболизма и даже мозга», - сказал Росхарт, который недавно закончил стажировку в NIDDK и откроет новую лабораторию в Германии.«Модель одичалых может помочь нам лучше понять, что вызывает болезни и что может защитить нас от них, что принесет пользу многим областям биомедицинских исследований».
Исследователи также проверили стабильность и устойчивость микробиоты одичалых и обнаружили, что микробиота была стабильной на протяжении пяти поколений и устойчива к экологическим проблемам. Например, когда мышам давали антибиотики в течение семи дней, микробиота кишечника лабораторных мышей изменилась и не восстановилась, в то время как микробиота одичалых полностью восстановилась. Кроме того, когда мышей кормили 10-недельной диетой с высоким содержанием жиров, микробиота лабораторных мышей значительно изменилась и никогда не возвращалась к исходному уровню. Микробиота одичалых изменилась незначительно и восстановилась вскоре после окончания диеты. Авторы предполагают, что стабильность и устойчивость одичалых, если модель будет широко использоваться, могут повысить достоверность и воспроизводимость биомедицинских исследований.
Наконец, исследователи проверили, насколько хорошо одичалые могут предсказывать иммунные реакции человека. Для этого они опирались на результаты двух исследований, в которых препараты, направленные на иммунный ответ, успешно применялись при лечении лабораторных мышей в доклинических испытаниях, но, следовательно, не оказывали терапевтического эффекта на людей. В текущем исследовании ученые лечили диких и лабораторных мышей одними и теми же препаратами. Одичалые, но не лабораторные мыши, имитировали человеческие реакции, наблюдаемые в клинических испытаниях.
«Мы всегда стремимся найти эффективные способы сократить разрыв между ранними результатами лабораторных исследований и достижениями в области здравоохранения у людей, и модель одичалых способна сделать именно это», - сказал директор NIDDK Гриффин П. Роджерс, доктор медицинских наук. помогая предсказывать иммунные реакции людей, модель одичалых может привести к важным открытиям, которые помогут лечить и предотвращать болезни и, в конечном итоге, улучшать здоровье человека».
Исследование проводилось при поддержке внутренних исследовательских программ NIDDK, Национального института рака, Национального института артрита, заболеваний опорно-двигательного аппарата и кожи и Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID). Дополнительная поддержка NIH поступила от NIDDK через грант DK113136 и от NIAID через грант AI137157-01.