Dlaczego amerykańscy neurobiolodzy zabiegają o marmozety?

WASHINGTON, D.C.- Małpa wielkości dłoni o nazwie Callithrix jacchus – marmozeta zwyczajna – jest bardzo poszukiwana w laboratoriach, a mimo to prawie nigdzie nie można jej znaleźć. Mały rozmiar, szybki wzrost i wyrafinowane życie społeczne marmozet już wystarczyły, by przyciągnąć uwagę neurobiologów. Obecnie zostały one genetycznie zmodyfikowane tak, aby ich mózgi były łatwiejsze do obrazowania i mogły służyć jako modele zaburzeń neurologicznych, takich jak autyzm i choroba Parkinsona. Problem: „Po prostu nie ma małp” – mówi Cory Miller, neurobiolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.

Na spotkaniu tutaj w tym tygodniu, zwołanym przez National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine’s (NASEM’s) Institute for Laboratory Animal Research, neurobiolog Jon Levine, który kieruje Wisconsin National Primate Research Center na University of Wisconsin w Madison, porównał wzrost popytu do „10-alarmowego pożaru, który ma być ustawiony”. W odpowiedzi, National Institutes of Health (NIH) planuje uruchomić fundusze na rozszerzenie badań nad marmozetami. A uznani badacze marmozet, w tym Miller, współpracują ze sobą, aby pomóc nowym laboratoriom zdobyć zwierzęta.

Kiedy laboratorium Millera zaczęło pracować z marmozetami w 2009 roku, wielu kolegów, którzy badali makaki – najpopularniejszy rodzaj małpy badawczej – nawet nie wiedziało, że marmozety to małpy, jak wspomina. „Byli jak, 'Czy to te wiewiórki, które były w Górach Skalistych?” (Myśleli o świstakach.)

Teraz, mówi, „Wszyscy ci ludzie chcą marmozety”. W badaniu Miller i współpracownicy stwierdzili, że liczba amerykańskich kolonii badawczych marmozet skoczyła z ośmiu w 2009 roku do 27 obecnie, w sumie 1900 marmozet przez około 40 głównych badaczy.

Wśród małp, marmozety są znane z zachowań społecznych opartych na współpracy: Wołają do siebie nawzajem w rozmowach „tam i z powrotem”, a dobrane pary dzielą się odpowiedzialnością za wychowanie młodych. Są mniejsze i łatwiejsze do trzymania w domu niż makaki rhesus, rodzą dwa razy w roku, a nie raz na rok lub dwa, co pomaga w wielopokoleniowych eksperymentach genetycznych. Ponieważ marmozety dojrzewają i starzeją się szybciej niż większe małpy, przyspieszają badania nad chorobami, które wpływają na rozwój i starzenie się. A mózg marmozety jest mniej bruzdowaty niż mózg makaka, co ułatwia obrazowanie lub rejestrowanie aktywności na jego powierzchni.

Zainteresowanie marmozetami wzrosło w 2009 r., kiedy stały się one pierwszymi naczelnymi, u których wykazano możliwość przekazywania modyfikacji genetycznej potomstwu w spermie i jajach. Zespół z Central Institute for Experimental Animals (CIEA) w Kawasaki, w Japonii, wstrzyknął embrionom gen dla białka fluorescencyjnego. Skóra i włosy powstałych w ten sposób zwierząt świeciły na zielono w świetle ultrafioletowym.

Następnie powstała seria transgenicznych marmozet – wiele z nich dzięki genetykowi z CIEA, Erice Sasaki i neurobiologowi Hideyuki Okano z Uniwersytetu Keio w Tokio. 5 listopada na spotkaniu Society for Neuroscience w San Diego, ich zespoły przedstawią aktualizacje dotyczące dwóch transgenicznych wysiłków: marmozety z mutacjami genetycznymi, które u ludzi są powiązane z chorobą Parkinsona i zaburzeniem neurorozwojowym – zespołem Retta. Naukowcy mają nadzieję, że obserwując postęp choroby u marmozety podczas analizowania jej mózgu, mogą obnażyć mechanizmy, które powodują choroby u ludzi – i być może znaleźć i przetestować nowe terapie.

Japońskie badania dostały nogę w górę w 2014 roku dzięki inicjatywie rządowej o wartości 40 miliardów jenów (350 milionów dolarów) w celu mapowania mózgu marmozety. Ale kilka amerykańskich laboratoriów ma teraz transgeniczne naczelne w fazie rozwoju. W 2016 roku zespół z NIH’s National Institute of Neurological Disorders and Stroke, wraz z Sasakim, stworzył marmozety z komórkami mózgowymi, które fluoryzują, gdy są pobudzone – potencjalne narzędzie do monitorowania aktywności neuronalnej. W kwietniu w Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge urodziła się pierwsza marmozeta z mutacją w genie SHANK3, która ma związek z niektórymi przypadkami autyzmu.

Wytworzenie małp transgenicznych wymaga dużej kolonii, częściowo dlatego, że samice, którym wszczepiono manipulowane zarodki, nie zawsze zachodzą w ciążę. Guoping Feng, który kieruje projektem MIT, szacuje, że idealna wielkość to co najmniej 300 zwierząt, czyli znacznie więcej niż może wyhodować pojedynczy amerykański ośrodek. (Grupa Fenga stopniowo zbudowała kolonię liczącą około 200 sztuk). Kiedy nowe modele transgeniczne staną się powszechnie dostępne – prawdopodobnie w ciągu najbliższych kilku lat – laboratoria mające nadzieję na ich wykorzystanie mogą również potrzebować własnych zwierząt do hodowli. Uczestnicy spotkania w tym tygodniu dyskutowali również o sposobach utrzymania różnorodności genetycznej w amerykańskiej populacji marmozet.

Ale podaż nowych marmozet jest ograniczona. Międzynarodowa umowa ogranicza eksport dzikich zwierząt z ich rodzimej Brazylii. A importowanie zwierząt z ośrodków hodowlanych w Azji jest „naprawdę, naprawdę trudne”, mówi Feng. Większość linii lotniczych, w obliczu nacisków ze strony grup broniących praw zwierząt, przestała przewozić zwierzęta badawcze.

Już teraz opór społeczny wobec badań nad naczelnymi skłania naukowców do ostrożności. Rosnące zainteresowanie badaniami nad marmozetami jest dla nas „niepokojące”, mówi Kathleen Conlee, wiceprezes ds. badań nad zwierzętami w Humane Society of the United States. Jest to szczególnie problematyczne, mówi, genetycznie zaprojektować zwierzęta, które staną się chore.

Ale naukowcy nie widzą substytutu dla naczelnych w niektórych badaniach. „Jeśli chodzi o procesy poznawcze i inne złożone zachowania, niektóre rzeczy po prostu trzeba zrobić w modelu naczelnych,” Joshua Gordon, dyrektor NIH’s National Institute of Mental Health w Bethesda, Maryland, powiedział na spotkaniu 4 października NASEM na genetycznie zmodyfikowanych naczelnych. Badania nad chorobami psychicznymi wymagają zrozumienia struktur mózgu, które nie istnieją u gryzoni, dodał. Ale takie badania muszą rozważyć „stopień, do którego eksperymenty na naczelnych są akceptowalne dla ogółu społeczeństwa”, powiedział.

W przyszłym roku, agencja Gordona planuje ogłosić możliwości finansowania w celu wspierania scentralizowanej infrastruktury dla badań marmozet. Chociaż szczegóły są mgliste, finansowanie może przynieść w nowych marmozet, rozszerzenie lub ustanowienie kolonii hodowlanych, lub postęp projektów transgenicznych, powiedział. Jego pieniądze mogą pochodzić z federalnej inicjatywy Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative lub NIH’s Blueprint for Neuroscience Research.

W międzyczasie, laboratoria improwizują. W zeszłym miesiącu, kilku badaczy uruchomiło wirtualną pulę, do której istniejące kolonie marmozet dostarczą 10% swoich zwierząt rocznie dla nowych badaczy, którzy mogą je kupić lub odziedziczyć. Jest to prowizorka, aby utrzymać impet w tej dziedzinie, mówi Miller, „ponieważ jest to rodzaj okazji raz w karierze.”

.