Почему ученые используют в опытах мышей

Научные достижения в медицине, удостоенные Нобелевской премии, такие как открытие витамина К, разработка вакцины против полиомиелита, изобретение моноклональных антител для лечения рака, — всего этого не произошло бы без мышей. Но почему мыши, а не белки или капибары?

На самом деле ученые проводят эксперименты на разных животных: мышах, птицах, рыбах, обезьянах, собаках и кошках. Вот, например, отчет Великобритании по использованию лабораторных животных в 2020 году:

Всего в мире в лабораторных экспериментах ежегодно используют более 115 миллионов животных. 

Мышей используют в биомедицинских исследованиях с XVII века, например первооткрыватель законов наследственности Грегор Мендель исследовал окраску их шерсти. Но до начала 20-го столетия эксперименты проводили только на диких мышах. 

Все изменилось в 1902 году, когда ученая-самоучка Эбби Латроп начала продавать исследователям в США одомашненных мышей, из которых впоследствии вывели современных лабораторных мышей. Один из этих ученых — Кларенс Кук Литтл — создал первую генетически идентичную линию мышей, что позволило упростить проведение исследований: теперь между подопытными группами не было генетических различий. С тех пор мышей используют в качестве модельного организма и связывают со многими важными биологическими открытиями XX и XXI веков.

Кларенс Кук Литтл также основал Лабораторию Джексона — сейчас это один из крупнейших в мире поставщиков лабораторных мышей. Там выращивают более трех миллионов особей в год. Лаборатория также располагает более чем 8000 штаммами мышей: у одних нет тимуса, и поэтому на них можно изучать иммунодефицит, а у других аутоиммунный диабет.  

В 1980 году начались эксперименты с генетической модификацией мышей, в результате которых ученые вывели «нокаутных мышей» — таких, у которых один из генов был нокаутирован, то есть удален. Это позволило точно определить, что делает ген в жизни организма, и понять природу некоторых заболеваний у человека, например муковисцидоза. 

Как и люди, мыши — это млекопитающие, и в их телах происходят схожие процессы: иммунные реакции на инфекции и болезни, гормональные процессы, процессы пищеварения, кроветворения и старения. Мыши — одни из первых биологических видов — наряду с человеком, — у кого был секвенирован полный геном. Тогда, в 2002 году, ученые узнали, что геном мыши и человека совпадает на 80%. 

Причина популярности мышей в лабораториях не только в том, что они очень похожи на людей: они еще удобны для экспериментов. Мыши примерно в 3000 раз меньше человека, их легко содержать и они хорошо адаптируются к новым условиям. 

Большинство особей послушные, хотя некоторые могут быть с характером. Мыши быстро размножаются: беременность самки длится около 20 дней, а в помете обычно шесть – восемь детенышей. У них короткая продолжительность жизни, от двух до трех лет, поэтому за относительно короткий период времени можно наблюдать несколько поколений мышей. Кроме того, мыши стоят недорого и их легко купить в больших количествах.

Что дали людям исследования на мышах: 

Это лишь вершина айсберга. 

При разработке и тестировании лекарств для людей испытания на животных дают  ученым важную информацию, которую невозможно получить только из экспериментов в пробирках или чашках Петри. Они показывают, как лекарство всасывается и распространяется по телу живого животного и как оно влияет на органы и ткани. Они также демонстрируют, как организм перерабатывает и выводит лекарство.

Эти исследования помогают решить, следует ли испытывать препарат на людях, и если да, то какой может быть начальная доза для человека. Однако из-за различий между видами то, что эффективно и безопасно для животного, может быть разрушающим для человека.

Американский онколог Джуда Фолкман в 1990-х годах обнаружил соединение эндостатин, которое боролось с опухолями у лабораторных мышей. В отличие от традиционной химиотерапии, у него не было никаких явных побочных эффектов, и опухоли не проявляли резистентность к нему. Но пока СМИ трубили о «новом чудодейственном лекарстве от рака», Фолкман шутил: «Если у вас рак и вы мышь, мы хорошо о вас позаботимся». 

Он понимал, что эффект, который молекула показала на мышах, далеко не всегда может быть воспроизведен на людях. Он оказался прав — вляние эндостатина на сдерживание роста опухоли у людей оказалось минимальным. 

Обзор 2006 года показал, как часто можно перенести данные исследований с животных на человека. Из наиболее цитируемых экспериментов на животных в престижных научных журналах, таких как Nature и Cell, только 37% были воспроизведены в последующих рандомизированных испытаниях на людях. В 18% случаев исследования на человеке даже не проводились. И это только самые яркие работы. У остальных уровень воспроизведения, скорее всего, будет еще ниже. 

Другой обзор показал, что лечебный эффект от шести медицинских вмешательств, проведенных на людях и животных, расходился в половине случаев.

Проблема возникает не тогда, когда препарат не работает на людях (хотя эксперименты — это очень затратное мероприятие), а когда лекарство, которое кажется безопасным при испытаниях на животных, оказывается небезопасным для людей. Последствия могут быть трагическими. Например, талидомид — препарат для лечения тошноты у беременных женщин — не вызывал врожденных дефектов при введении беременным крысам и мышам, но у людей — да. В 1950-х и 1960-х годах женщины разных стран, принимавшие его, родили детей с врожденными дефектами, включая серьезные пороки развития конечностей. 

Но, несмотря на подобные трагические случаи, эксперименты на животных остаются бесценным инструментом в разработке лекарств и способов лечения.