Marmosetit ovat pienikokoisia ja sosiaalisia, ja ne tarjoavat tutkijoille etuja.
Tom Landers/The Boston Globe/Getty Images
WASHINGTON, D.C. – Kämmenen kokoinen apina nimeltä Callithrix jacchus – tavallinen marmosetti – on erittäin kysytty laboratorioissa, mutta sitä ei silti löydy lähes mistään. Marmosettien pieni koko, nopea kasvu ja hienostunut sosiaalinen elämä ovat jo riittäneet herättämään neurotieteilijöiden huomion. Niitä on nyt muokattu geneettisesti, jotta niiden aivoja olisi helpompi kuvata ja jotta niitä voitaisiin käyttää neurologisten sairauksien, kuten autismin ja Parkinsonin taudin, malleina. Ongelma: ”Apinoita ei vain ole”, sanoo Cory Miller, neurotieteilijä Kalifornian yliopistosta San Diegosta.
Täällä tällä viikolla pidetyssä kokouksessa, jonka kutsui koolle Kansallisten tiede-, tekniikka- ja lääketieteellisten akatemioiden (NASEM) koe-eläintutkimusinstituutti, neurotieteilijä Jon Levine, joka johtaa Wisconsinin kansallista kädellisten tutkimuskeskusta Madisonissa sijaitsevassa Wisconsinin yliopistossa, vertasi kysynnän kasvua ”10 hälytyslaitteen tulipaloon, joka on syttymässä”. Vastauksena tähän National Institutes of Health (NIH) aikoo käynnistää rahoituksen marmosettitutkimuksen laajentamiseksi. Ja vakiintuneet marmosettitutkijat, Miller mukaan lukien, tekevät yhteistyötä auttaakseen uusia laboratorioita saamaan eläimiä.
Kun Millerin laboratorio aloitti työskentelyn marmosettien parissa vuonna 2009, monet kollegat, jotka tutkivat makakkeja – suosituinta tutkimusapinalajia – eivät edes tienneet, että marmosetit olivat apinoita, hän muistelee. ”He sanoivat: ’Ovatko ne niitä Kalliovuorilla eläviä liito-oravia?'” (He ajattelivat marmosetteja.)
Nyt hän sanoo: ”Kaikki nuo ihmiset haluavat marmosetteja.” Miller ja kollegat havaitsivat tutkimuksessaan, että Yhdysvaltain marmosettitutkimusyhdyskuntien määrä hyppäsi kahdeksasta vuonna 2009 nykyiseen 27:ään, joissa on yhteensä 1900 marmosettia noin 40 päätutkijan kesken.
Marmosetit ovat apinoiden joukossa tunnettuja yhteistyökykyisestä sosiaalisesta käyttäytymisestä: Ne kutsuvat toisiaan edestakaisiin keskusteluihin, ja paritetut parit jakavat vastuun poikasten kasvattamisesta. Ne ovat pienempiä ja helpommin pidettäviä kuin rhesusmakakit, ja ne synnyttävät kaksi kertaa vuodessa eikä kerran vuodessa tai kahdessa, mikä helpottaa monipolvisia geneettisiä kokeita. Koska marmosetit kypsyvät ja vanhenevat nopeammin kuin isommat apinat, ne nopeuttavat kehitykseen ja ikääntymiseen vaikuttavien sairauksien tutkimista. Lisäksi marmosetin aivot ovat vähemmän uurteiset kuin makakin, mikä helpottaa toiminnan kuvaamista tai tallentamista sen pinnalta.
Marmosettien innostus kasvoi vuonna 2009, kun niistä tuli ensimmäiset kädelliset, joiden on osoitettu siirtävän geneettisen muutoksen jälkeläisilleen siittiöissään ja munissaan. Japanin Kawasakissa sijaitsevan Central Institute for Experimental Animals (CIEA) -laitoksen ryhmä ruiskutti alkioihin fluoresoivan proteiinin geenin. Tuloksena syntyneiden eläinten iho ja karva loistivat vihreinä ultraviolettivalossa.
Sarjaa siirtogeenisiä marmosetteja seurasi – monet niistä CIEA:n geneetikon Erika Sasakin ja Tokiossa sijaitsevan Keion yliopiston neurotieteilijän Hideyuki Okanon aikaansaannoksia. Marraskuun 5. päivänä San Diegossa järjestettävässä Society for Neuroscience -järjestön kokouksessa heidän tiiminsä esittelevät päivityksiä kahdesta siirtogeenisestä hankkeesta: marmoseteista, joilla on geneettisiä mutaatioita, jotka ihmisillä liittyvät Parkinsonin tautiin ja Rettin oireyhtymän neurologiseen kehityshäiriöön. Tutkijat toivovat, että seuraamalla sairauden etenemistä marmosetissa ja analysoimalla sen aivoja he voivat paljastaa mekanismeja, jotka aiheuttavat sairauksia ihmisissä – ja ehkä löytää ja testata uusia hoitomuotoja.
Japanilaiset tutkimukset saivat vauhtia vuonna 2014 40 miljardin jenin (350 miljoonan dollarin) suuruisella hallituksen aloitteella marmosetin aivojen kartoittamiseksi. Mutta useilla yhdysvaltalaisilla laboratorioilla on nyt kehitteillä siirtogeenisiä kädellisiä. Vuonna 2016 NIH:n National Institute of Neurological Disorders and Stroke -instituutin ryhmä loi Sasakin kanssa marmosetteja, joilla on aivosoluja, jotka fluoresoivat innostuessaan – potentiaalinen väline hermotoiminnan seurantaan. Huhtikuussa Massachusetts Institute of Technology (MIT) -laitoksessa Cambridgessa syntyi ensimmäinen marmosetti, jolla on SHANK3-geenin mutaatio, joka vaikuttaa joihinkin autismitapauksiin.
Transgeenisten apinoiden valmistaminen vaatii suuren siirtokarjan, osittain siksi, että manipuloituja alkioita istutetut naaraat eivät aina tule raskaaksi. MIT:n hanketta johtava Guoping Feng arvioi, että ihanteellinen koko on vähintään 300 eläintä, mikä on paljon enemmän kuin yksi yhdysvaltalainen laitos voi kasvattaa. (Fengin ryhmä on vähitellen rakentanut noin 200 eläimen pesäkkeen.) Kun uudet siirtogeeniset mallit tulevat laajalti saataville – todennäköisesti lähivuosina – laboratoriot, jotka toivovat voivansa käyttää niitä, saattavat tarvita myös omia eläimiä kasvatusta varten. Tämänviikkoiseen kokoukseen osallistujat keskustelivat myös keinoista ylläpitää geneettistä monimuotoisuutta Yhdysvaltain marmosettipopulaatiossa.
Mutta uusien marmosettien tarjonta on rajallista. Kansainvälinen sopimus rajoittaa luonnonvaraisten eläinten vientiä kotimaastaan Brasiliasta. Ja eläinten tuonti Aasian kasvatuslaitoksista on ”todella, todella vaikeaa”, Feng sanoo. Useimmat lentoyhtiöt ovat eläinoikeusryhmien painostuksesta lopettaneet tutkimuseläinten kuljettamisen.
Yleisön vastustus kädellisten tutkimusta kohtaan on jo nyt saanut tutkijat varovaisuuteen. Lisääntyvä kiinnostus marmosettitutkimukseen on ”huolestuttavaa meille”, sanoo Kathleen Conlee, Humane Society of the United Statesin eläintutkimusasioista vastaava varapuheenjohtaja. Hänen mukaansa on erityisen ongelmallista suunnitella geneettisesti eläimiä, jotka sairastuvat.
Tutkijat eivät kuitenkaan näe kädellisiä korvaavia eläimiä joissakin tutkimuksissa. ”Kun on kyse kognitiivisista prosesseista ja muusta monimutkaisesta käyttäytymisestä, jotkin asiat on vain tehtävä kädellisellä mallilla”, Marylandin Bethesdassa sijaitsevan NIH:n kansallisen mielenterveysinstituutin johtaja Joshua Gordon sanoi 4. lokakuuta NASEMin kokouksessa, jossa käsiteltiin geneettisesti muunnettuja kädellisiä. Hän lisäsi, että mielisairauksien tutkiminen edellyttää sellaisten aivorakenteiden ymmärtämistä, joita ei ole jyrsijöillä. Tällaisessa tutkimuksessa on kuitenkin otettava huomioon, ”missä määrin kädellisiä koskevat kokeet ovat hyväksyttäviä suuren yleisön kannalta”, hän sanoi.
Ensi vuonna Gordonin virasto aikoo ilmoittaa rahoitusmahdollisuuksista, joilla tuetaan marmosettitutkimuksen keskitettyä infrastruktuuria. Vaikka yksityiskohdat ovat epäselviä, rahoitus saattaisi tuoda uusia marmosetteja, laajentaa tai perustaa kasvatuskolonioita tai edistää siirtogeenisiä hankkeita, hän sanoi. Sen rahat voisivat tulla liittovaltion Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative -aloitteesta tai NIH:n Blueprint for Neuroscience Research -ohjelmasta.
Sillä välin laboratoriot improvisoivat. Viime kuussa useat tutkijat käynnistivät virtuaalisen poolin, johon olemassa olevat marmosettiyhdyskunnat lahjoittavat 10 prosenttia eläimistään vuodessa uusille tutkijoille ostettavaksi tai perittäväksi. Miller sanoo, että tämä on tilapäistoimi, jolla pyritään pitämään yllä alan vauhtia, ”koska kyseessä on tavallaan ainutkertainen tilaisuus uralla”
.