Proč se američtí neurovědci dožadují marmozet?

WASHINGTON, D.C.-O opici velikosti ruky jménem Callithrix jacchus – marmošku obecnou – je v laboratořích velký zájem, a přesto ji téměř nikde nenajdete. Malá velikost, rychlý růst a důmyslný společenský život už stačily k tomu, aby upoutaly pozornost neurovědců. Nyní byly geneticky upraveny tak, aby se jejich mozek snáze zobrazoval a sloužil jako model neurologických poruch, jako je autismus a Parkinsonova choroba. Problém: „Opice prostě nejsou,“ říká Cory Miller, neurolog z Kalifornské univerzity v San Diegu.

Na setkání, které zde tento týden svolal Institut pro výzkum laboratorních zvířat Národní akademie věd, inženýrství a medicíny (NASEM), přirovnal neurobiolog Jon Levine, který řídí Wisconsinské národní výzkumné centrum pro primáty na Wisconsinské univerzitě v Madisonu, prudký nárůst poptávky k „požáru s deseti poplašnými zařízeními, který se chystá vypuknout“. V reakci na to plánuje Národní institut zdraví (NIH) zahájit financování rozšíření výzkumu marmošek. A zavedení výzkumníci marmošek, včetně Millera, spolupracují, aby pomohli novým laboratořím získat zvířata.

Když Millerova laboratoř začala v roce 2009 pracovat s marmoškami, mnoho kolegů, kteří studovali makaky – nejpopulárnější rod výzkumných opic – ani nevědělo, že marmošky jsou opice, vzpomíná. „Říkali si: ‚To jsou ty veverky, co byly ve Skalistých horách?'“. (Mysleli na sviště.)

Nyní, říká, „všichni ti lidé chtějí marmošky“. Miller a jeho kolegové v průzkumu zjistili, že počet amerických výzkumných kolonií svišťů stoupl z osmi v roce 2009 na dnešních 27, což představuje celkem 1900 svišťů u přibližně 40 hlavních výzkumníků.

Mezi opicemi jsou svišti známí kooperativním sociálním chováním: Volají na sebe v rozhovorech mezi sebou a párové páry se dělí o zodpovědnost za výchovu mláďat. Jsou menší a snadněji se chovají než makakové rhesus a rodí dvakrát ročně oproti porodům jednou za rok či dva, což napomáhá vícegeneračním genetickým experimentům. Protože vačnatci dospívají a stárnou rychleji než větší opice, urychlují studie nemocí, které ovlivňují vývoj a stárnutí. A mozek marmošek je méně zvrásněný než mozek makaků, což usnadňuje zobrazování nebo zaznamenávání činnosti z jeho povrchu.

Nadšení pro marmošky vzrostlo v roce 2009, kdy se staly prvními primáty, u nichž bylo prokázáno, že předávají potomkům genetickou modifikaci ve spermatu a vajíčkách. Tým z Ústředního ústavu pro experimentální zvířata (CIEA) v japonském Kawasaki vpravil embryím gen pro fluorescenční protein. Kůže a srst výsledných zvířat svítila pod ultrafialovým světlem zeleně.

Následovala řada transgenních opic – mnohé z nich pocházely od genetičky Eriky Sasaki z CIEA a neurologa Hideyukiho Okana z Keio University v Tokiu. Dne 5. listopadu na zasedání Společnosti pro neurovědy v San Diegu jejich týmy představí aktuální informace o dvou transgenních pokusech: o marmoškách s genetickými mutacemi, které u lidí souvisejí s Parkinsonovou chorobou a neurovývojovou poruchou Rettova syndromu. Vědci doufají, že sledováním vývoje onemocnění u marmoset a zároveň analýzou jejich mozku mohou odhalit mechanismy, které způsobují onemocnění u lidí – a možná najít a otestovat nové terapie.

Japonský výzkum dostal v roce 2014 impulz díky vládní iniciativě za 40 miliard jenů (350 milionů dolarů) na zmapování mozku marmoset. Několik amerických laboratoří však nyní vyvíjí transgenní primáty. V roce 2016 vytvořil tým v Národním institutu neurologických poruch a mrtvice NIH se Sasakim marmošky s mozkovými buňkami, které při vzrušení fluoreskují – potenciální nástroj pro sledování nervové činnosti. A v dubnu se v Massachusettském technologickém institutu (MIT) v Cambridgi narodila první marmoška s mutací v genu SHANK3 – která se uplatňuje v některých případech autismu.

Vytváření transgenních opic vyžaduje velkou kolonii, částečně proto, že samice implantované s manipulovanými embryi ne vždy zabřeznou. Guoping Feng, který vede projekt MIT, odhaduje, že ideální velikost je nejméně 300 zvířat, což je mnohem více, než může chovat jediné americké zařízení. (Fengova skupina postupně vybudovala kolonii asi 200 zvířat.) Až budou nové transgenní modely široce dostupné – pravděpodobně v příštích několika letech – laboratoře, které doufají v jejich využití, budou možná potřebovat i vlastní zvířata pro chov. Účastníci setkání, které se konalo tento týden, také diskutovali o způsobech, jak udržet genetickou rozmanitost v rámci americké populace marmošek.

Dodávky nových marmošek jsou však omezené. Mezinárodní dohoda omezuje vývoz divokých zvířat z jejich domovské Brazílie. A dovoz zvířat z chovných zařízení v Asii je „opravdu, opravdu obtížný“, říká Feng. Většina leteckých společností, které čelí tlaku skupin za práva zvířat, přestala přepravovat výzkumná zvířata.

Už nyní odpor veřejnosti k výzkumu na nehumánních primátech nutí vědce postupovat opatrně. Rostoucí zájem o výzkum marmošek nás „znepokojuje“, říká Kathleen Conleeová, viceprezidentka pro otázky výzkumu na zvířatech ve zdejší organizaci Humane Society of the United States. Podle ní je obzvláště problematické geneticky navrhovat zvířata, která budou nemocná.

Vědci však v některých studiích nevidí náhradu za primáty. „Pokud jde o kognitivní procesy a další komplexní chování, některé věci prostě musíte dělat na modelu primátů,“ řekl Joshua Gordon, ředitel Národního ústavu duševního zdraví NIH v Bethesdě ve státě Maryland, na zasedání NASEM, které se konalo 4. října a bylo věnováno geneticky modifikovaným primátům. Dodal, že studium duševních chorob vyžaduje porozumění mozkovým strukturám, které u hlodavců neexistují. Při takovém výzkumu je však třeba zvážit, „do jaké míry jsou experimenty na primátech přijatelné pro širokou veřejnost“, řekl.

Příští rok plánuje Gordonova agentura vyhlásit možnosti financování na podporu centralizované infrastruktury pro výzkum na marmoších. Ačkoli jsou podrobnosti mlhavé, financování by mohlo přinést nové vačnatce, rozšířit nebo založit chovné kolonie nebo pokročit v transgenních projektech, řekl. Jeho peníze by mohly pocházet z federální iniciativy Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative nebo z programu NIH Blueprint for Neuroscience Research.

Laboratoře zatím improvizují. Minulý měsíc několik výzkumníků spustilo virtuální fond, do kterého budou stávající kolonie marmošek přispívat 10 % svých zvířat ročně, aby je noví výzkumníci mohli koupit nebo zdědit. Podle Millera jde o provizorium, které má udržet dynamiku v oboru, „protože je to tak trochu příležitost, která se naskytne jednou za kariéru“.

.