Eksploracja chorób układu oddechowego jest złożoną dziedziną, która wymaga zrozumienia zarówno ludzkiego ciała, jak i różnych modeli zwierzęcych. Badania tych chorób są kluczowe, ponieważ stanowią one znaczne obciążenie zdrowotne na całym świecie, w tym choroby przewlekłe, takie jak astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) i zwłóknienie płuc. Warunki te często wymagają innowacyjnych metod leczenia, a modele zwierząt odgrywają kluczową rolę w rozwoju tych terapii.

Eleonore Fröhlich z Medical University of Graz wnieśli kompleksowy przegląd znaczenia modeli zwierzęcych w badaniach oddechowych. Opublikowana w International Journal of Molecular Sciences, ten przegląd rzuca światło na modele zwierząt i nadal są niezbędne do zrozumienia chorób układu oddechowego i opracowywaniu nowych metod leczenia.

„Pomimo znacznych postępów w alternatywach dla testów in vivo, badania na zwierzętach są nadal złotym standardem testowania toksyczności i opracowywania leków”, mówi profesor Fröhlich. Jej analiza przedstawia kluczowe różnice w anatomii oddechowej i fizjologii wśród powszechnie stosowanych modeli ssaków i podkreśla ich odpowiednie zalety i ograniczenia.

Jednym z najważniejszych wyzwań w badaniach oddechowych są anatomiczne i fizjologiczne różnice między ludźmi i zwierzętami. Różnice te mogą wpłynąć na rozwój chorób i działanie leczenia. Na przykład, podczas gdy myszy są powszechnie stosowane w badaniach oddechowych ze względu na ich niskie koszty i możliwość generowania zwierząt transgenicznych, ich niewielka rozmiar i inna fizjologia oddechowa mogą ograniczyć bezpośrednie zastosowanie wyników do zdrowia ludzi. Większe zwierzęta, takie jak świnie i naczelne, oferują bliższe anatomiczne i fizjologiczne podobieństwa do ludzi, ale etyczne obawy i wyższe koszty sprawiają, że ich stosowanie jest trudniejsze.

W recenzji omawia także historyczny kontekst eksperymentów na zwierzętach, śledząc jego początki do czasów starożytnych. Przez wieki wykorzystanie zwierząt w badaniach medycznych ewoluowało, ze znaczącym wkładem w rozwój szczepionek, środków znieczulających i różnych protokołów terapeutycznych. Jednak, jak zauważa przegląd, wzrosły również względy etyczne dotyczące testów na zwierzętach, co doprowadziło do zwiększenia wysiłków na rzecz zmniejszenia, udoskonalenia i zastąpienia użytkowania zwierząt (3R) w badaniach, o ile to możliwe.

Profesor Fröhlich podkreśla, że ​​chociaż alternatywy dla badań na zwierzętach, takie jak badania in vitro i modele obliczeniowe, znacznie się rozwinęły, nie mogą jeszcze w pełni powtórzyć złożoności żywych organizmów. Na przykład modele zwierząt pozostają kluczowe dla zrozumienia, w jaki sposób substancje wdychane wpływają na cały układ oddechowy, czego nie można łatwo symulować w środowisku laboratoryjnym. Ulepszone systemy ekspozycji komórkowej, fizjologicznie bardziej odpowiednie systemy hodowli komórkowej oraz nowe systemy, takie jak modele ryb i much To może wypełnić lukę między modelem in vitro a tradycyjnymi modelami ssaków. Jednak ustalenie ich jako zatwierdzonych systemów o wysokiej odtwarzalności wymaga czasu. „Biorąc to pod uwagę, całkowite zastąpienie badań na zwierzętach nie wydaje się realistyczne w najbliższej przyszłości”, zauważa.

W kontekście chorób oddechowych różne gatunki zwierząt oferują unikalne spostrzeżenia. Myszy są szczególnie cenne w badaniu chorób takich jak astma i zwłóknienie płuc. Jednak w przypadku innych chorób układu oddechowego, takich jak POChP lub mukowiscydoza, większe zwierzęta, takie jak świnie lub naczelne, są bardziej odpowiednie. Zwierzęta te mają układy oddechowe, które bardziej naśladują anatomię człowieka, co czyni je lepszymi modelami do badania postępu choroby i testowania nowych terapii. Chociaż nie posiadają płuc, bezkręgowce mogą zapewnić wgląd w określone cechy chorób układu oddechowego.

Badanie dotyczy również przyszłości badań oddechowych, co sugeruje, że kombinacja modeli zwierzęcych ssaków i ssaków, systemów in vitro i podejść obliczeniowych będzie prawdopodobnie nastawieniem do przodu. To integracyjne podejście może zmniejszyć poleganie na modelach zwierzęcych, przy jednoczesnym zapewnieniu niezbędnych spostrzeżeń w celu opracowania skutecznego leczenia chorób oddechowych.

Według niej, biologiczne systemy testowe należy wybrać na podstawie specyficznych cech chorób. Po szeroko zakrojonych testach w zaawansowanych układach komórkowych i modelach nie-ssaków (w stosownych przypadkach), związek należy przetestować w najbardziej odpowiednim modelu choroby ssaków.

Referencje dziennika

Fröhlich, Eleonore. „Zwierzęta w badaniach oddechowych”. International Journal of Molecular Sciences, 2024.

Doi: https://doi.org/10.3390/ijms25052903

O autorze

ELEONORORE FRöhlich jest profesorem anatomii, histologii i embriologii na University of Tübingen, dyrektorem Core Facility Imaging w Center for Medical Research na Uniwersytecie Medycznym w Graz i kluczowym badaczom w K1 Competence Center for Doskonałe technologie, Centrum Inżynierii Pharmaceutycznej w Inżynierii farmaceutycznej w Graz. Jej działania badawcze obejmują badania toksyczności nanocząstek w różnych układach in vitro, biologiczną ocenę preparatów wziewnych i rolę hormonów tarczycy u ludzi. W swojej roli przewodniczącego organu opieki nad zwierzętami na Uniwersytecie Medycznym w Graz według dyrektywy 2010/63/UE, ma na celu przyczynić się do 3R i zapewnić zrównoważony pogląd na wykorzystanie zwierząt w badaniach.