幾十年來(lái)，大鼠和小鼠一直是生物醫(yī)學(xué)研究的支柱——包括了解癌癥和開(kāi)拓新療法的研究。

新藥物化合物在批準(zhǔn)用于人體臨床試驗(yàn)之前，先在動(dòng)物模型中測(cè)試其安全性和有效性。

但紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心斯隆凱特琳研究所等研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們正在努力開(kāi)發(fā)非哺乳動(dòng)物替代品，以減少生物醫(yī)學(xué)研究中使用的嚙齒動(dòng)物數(shù)量——這本身就是一個(gè)積極的結(jié)果，而且還可以降低成本并加速結(jié)果.

放射學(xué)家和核醫(yī)學(xué)醫(yī)師 Jan Grimm，醫(yī)學(xué)博士，博士，最近與德國(guó)和瑞士幾所大學(xué)的合作者共同撰寫了一篇Nature Communications論文，證明毛毛蟲可以作為嚙齒動(dòng)物模型的替代品來(lái)研究腸道炎癥——a發(fā)生結(jié)直腸癌的危險(xiǎn)因素。

在這里，Grimm 博士討論了這項(xiàng)研究及其意義。

為什么是毛毛蟲?

我們的研究使用了煙草天蛾 (Manduca sexta) 的幼蟲，因?yàn)樗鼈兣c人類腸道結(jié)構(gòu)和生理學(xué)具有高度相似性——科學(xué)家稱之為高度進(jìn)化保守性。

煙草角蟲毛蟲足夠大，可以使用用于人類患者的相同儀器進(jìn)行成像。

毛毛蟲基本上只有一根長(zhǎng)腸，因此它們是研究炎癥性腸病的絕佳模型。

由于大約 75% 的已知人類致病基因在昆蟲中有對(duì)應(yīng)物，因此這些模型可能有助于未來(lái)對(duì)其他疾病(包括癌癥、糖尿病、神經(jīng)退化和感染)的臨床前研究。

與線蟲不同，線蟲是研究中使用的大約一根主食長(zhǎng)度的蛔蟲，而煙草角蟲——實(shí)際上是毛蟲——大約有成人手指那么大。因此它們足夠大，可以用于醫(yī)學(xué)成像掃描，例如計(jì)算機(jī)斷層掃描 (CT)、磁共振成像 (MRI) 和正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 掃描。您可以很容易地看到腸道中的炎癥。

與傳統(tǒng)的哺乳動(dòng)物模型相比，毛毛蟲還有哪些其他優(yōu)勢(shì)?

每個(gè)人都想減少研究中使用的動(dòng)物——尤其是哺乳動(dòng)物——的數(shù)量，用替代品取而代之，并改進(jìn)它們的使用以限制它們經(jīng)歷的痛苦程度。科學(xué)家稱其為三個(gè) Rs。

因此，圍繞在研究中使用動(dòng)物及其護(hù)理制定了許多標(biāo)準(zhǔn)和政策。在小鼠模型中開(kāi)始一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，甚至只是嘗試另一種藥物組合，都可能需要幾個(gè)月的時(shí)間才能將其添加到方案中并獲得批準(zhǔn)。

由于毛毛蟲是無(wú)脊椎動(dòng)物，因此管理負(fù)擔(dān)較小。人們可以只設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而顯著加快研究速度。毛毛蟲在裝有一些新鮮葉子和濕紙巾的有機(jī)玻璃容器中很開(kāi)心。這使我們能夠非常迅速地檢驗(yàn)新的假設(shè)。

此外，與無(wú)脊椎動(dòng)物相比，哺乳動(dòng)物的生長(zhǎng)速度非常緩慢，飼養(yǎng)成本也很高。所以這些實(shí)驗(yàn)可以以更少的成本完成。

這種合作是如何開(kāi)始的?

我看到該論文的主要作者、德國(guó)吉森弗勞恩霍夫分子生物學(xué)和應(yīng)用生態(tài)學(xué)研究所的生物學(xué)家 Anton Windfelder 博士在北美放射學(xué)會(huì)會(huì)議上就該主題發(fā)表了演講。演講結(jié)束后我問(wèn)了他幾個(gè)問(wèn)題，然后與他會(huì)面。我認(rèn)為這是一個(gè)非常令人興奮的想法和合作機(jī)會(huì)。

然后，就在 COVID-19 爆發(fā)之前，Windfelder 博士來(lái)紐約訪問(wèn)，我們開(kāi)始一起工作。他教我們?nèi)绾翁幚砻x，如何喂養(yǎng)它們，如何用細(xì)菌混合物誘發(fā)炎癥。我們提供了我們的成像資源和分析的使用。其余的都是歷史，現(xiàn)在是一本不錯(cuò)的出版物。

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