Офицер по исследованиям на животных Общества Макса Планка объясняет новые правила

Впервые Европейский союз опубликовал подробную статистику по исследованиям на животных. Андреас Ленгелинг, офицер по исследованиям на животных Общества Макса Планка, объясняет предысторию новых цифр.

Почему в исследовательских учреждениях содержится больше животных, чем используется в экспериментах?

Андреас Ленгелинг: Есть несколько причин. Одна из важнейших — обеспечение научной значимости экспериментов в фундаментальных исследованиях. В этом контексте очень важен генетический статус животных.

Для решения определённых задач часто необходимо выводить лабораторных животных с рядом генетических характеристик. Классический пример — выведение разных линий мышей для объединения различных генетических признаков в новой линии: отсутствующий ген, флуоресцентный маркер для микроскопического анализа определённых клеток или активатор/деактиватор конкретной генетической активности.

Какова роль генетики в этом контексте?

Такой тип разведения может быть очень сложным и происходит в соответствии с законами Менделя, описывающими биологические законы наследственности. Эти правила нельзя отменить, поэтому неизбежно рождаются животные, не несущие всех желаемых генетических признаков. Это вопрос статистической вероятности наследования. Поэтому учёным необходимо разводить больше животных, чем в итоге понадобится для их исследований.

Умные схемы разведения позволяют до некоторой степени сократить количество животных. Здесь вступают в силу стратегии сокращения числа животных, необходимых для разведения. Однако, к сожалению, невозможно обойти биологические законы наследственности. Помимо этих генетических причин, существуют и другие причины содержания животных, не используемых напрямую в экспериментах, хотя и в гораздо меньших количествах.

Какую роль играет возраст подопытных животных?

Необходимо учитывать процесс старения животных. Это означает, что исследователям часто приходится работать с узкими временными промежутками при использовании экспериментальных и контрольных групп.

Иммунная система рыб-зебр или мышей с возрастом становится менее эффективной, или их иммунный ответ может снижаться. В результате они становятся непригодными для решения определённых научных задач. Для сравнения данных разных экспериментальных групп необходима сильная возрастная однородность. Это означает, что животные должны быть примерно одного возраста. Это также влияет на количество животных, которых необходимо вывести. Возрастная однородность — ещё один важный критерий, определяющий качество исследований на животных.

Отличается ли обращение с этими животными от обращения с подопытными?

Все животные получают одинаковое внимание, уход, медицинскую помощь и т.д., как и животные, используемые в реальных экспериментах. Как только становится ясно, что мышей, например, больше нельзя использовать для дальнейшего разведения или в экспериментальных исследованиях, их безболезненно умерщвляют.

Ряд исследовательских групп в наших институтах тесно сотрудничает, чтобы максимально сократить количество таких животных, и также обмениваются животными при необходимости.

Существуют ли другие животные, которых разводят, но не используют в экспериментальных исследованиях?

Помимо сложного процесса разведения, следует упомянуть возвратное скрещивание и так называемых животных-сентинелов (дозорных).

Сначала о возвратном скрещивании: у мышей, например, очень широкий спектр генетического «бэкграунда». Каждая конкретная линия мышей генетически отличается от других линий, подобно разным породам собак. Когда генетические изменения из разных бэкграундов объединяются, получаются смешанные линии. Возвратное скрещивание генетических изменений в животных с определённым, чётко определённым бэкграундом важно для обеспечения сопоставимости будущих экспериментов. Такое возвратное скрещивание может привести к появлению нескольких поколений животных, поскольку они представляют промежуточный генетический статус. Неопределённый генетический статус может создать недостатки в отношении воспроизводимости экспериментов на животных.

Животные-сентинелы — это «стражи» вивария, и они важны для обеспечения гигиенического содержания животных. Эти животные живут рядом с экспериментальными животными в собственных клетках и регулярно контактируют с частью подстилки всех других животных, включая любые патогены. Затем ветеринарно-диагностическая служба проверяет их на ряд инфекционных заболеваний. Это означает, что животных-сентинелов можно использовать как представителей для оценки состояния здоровья всей колонии. Эти животные очень важны, поскольку они используются для проверки и обеспечения состояния здоровья всех животных, содержащихся в виварии. Если бы определённые патогены не были исключены с помощью таких мер, это представляло бы риск не только для здоровья всех животных в учреждении, но и необнаруженные патогены могли бы негативно повлиять на результаты исследований. Обеспечение научного качества результатов исследований также является ключевым в этом контексте.

Нельзя ли разводить животных более целенаправленно, чтобы избежать появления животных, которых нельзя использовать в экспериментальных исследованиях? Или хотя бы сократить их количество?

Существуют хорошие, умные стратегии разведения, в которых, например, учитываются животные-сибсы. Тщательное планирование позволяет нам до некоторой степени избежать появления животных, которые не используются напрямую в экспериментах, но не полностью. К сожалению, это невозможно. Эксперимент должен быть в конечном итоге статистически обоснованным и значимым, и для этого нам нужны подходящие животные в подходящем количестве.

Желательно ли приложить больше усилий в этом направлении?

Если институты будут сотрудничать и активно обмениваться опытом по гармонизации стратегий, а также если будут более широко использоваться уже существующие технологии, то можно будет сделать гораздо больше для сокращения этих цифр.

Какие технологии вы имеете в виду?

Вот пример: есть животные, которых содержат только для поддерживающего разведения. Их разведение продолжается, потому что исследователи не хотят терять ценных животных с генетическими изменениями или другими характеристиками. Здесь может быть вариантом криоконсервация. Это означает, что эмбрионы замораживают в жидком азоте при температуре ниже –195°C. При необходимости их можно имплантировать суррогатным матерям, чтобы возобновить разведение в нужное время.

Другой пример — экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), когда яйцеклетка и сперматозоид встречаются в чашке Петри. Здесь используются сперматозоиды и яйцеклетки животных, которых необходимо сохранить. Это работает так же, как мы знаем из репродуктивной медицины человека. Это позволяет, например, ускорить трудоёмкое возвратное скрещивание, так что для разведения требуется меньше животных.

Для какой цели нужно выводить мышей, например, с определённой характеристикой? Недостаточно ли приближения к желаемому генотипу?

Что касается генетического бэкграунда, приближение может привести к проблемам. Например, если исследователи не разводят мышей для контрольных групп сами, а покупают их у компании-разводчика. Генетический бэкграунд может не совпадать, а микрофлора может отличаться. Проще говоря, возникает слишком много «фонового шума», который поставит под угрозу точные результаты исследований. Поэтому важно обращать внимание на происхождение животных и при необходимости прибегать к возвратному скрещиванию или упомянутым ранее технологиям.

Может ли метод CRISPR/Cas9 помочь более целенаправленно изменять генетическую информацию и таким образом избежать появления лишних животных?

Технология CRISPR/Cas9, так называемое генетическое редактирование, позволяет быстрее и точнее добиваться новых генетических изменений у животных. Таким образом можно пропустить ряд этапов, и, например, можно одновременно ввести несколько желаемых генетических характеристик в геном животных-основателей линии мышей. Однако существует риск нецелевых эффектов (off-target effects), с которыми мы ещё не полностью знакомы. Это когда генетические ножницы разрезают генетический материал не в том месте. Это необходимо очень тщательно проверять с помощью секвенирования — чтения генетического материала. Я считаю, что мы должны быть открыты для этого нового метода, и, по моей оценке, в настоящее время это так во многих исследовательских учреждениях.

Можно ли улучшить ситуацию, например, с помощью национального или международного сотрудничества исследователей? Если да, то как?

Это определённо имеет смысл. Многого можно достичь с помощью таких учреждений, как Европейский архив мутантных мышей (EMMA). Здесь собираются генетически изменённые линии мышей, которые, например, архивируются в биоархивах путём криоконсервации и могут быть предоставлены учёным для исследовательских целей по запросу. Этой услугой пользуются многочисленные учреждения по всему миру. EMMA играет чрезвычайно важную роль, например, в обеспечении генетического качества. Это необходимо. Также важно предоставлять и обмениваться технологиями, такими как криоконсервация и ЭКО.

Считаете ли вы умерщвление животных, не используемых в экспериментах, «пустой тратой» жизни?

Я не считаю, что умерщвление этих животных — пустая трата жизни. Как упоминалось ранее, животные-сентинелы выполняют очень важную функцию. Безусловно, есть возможности для дальнейшего улучшения сотрудничества между учреждениями. В этом контексте важно сосредоточиться на вопросе сокращения в принципе 3R (замена, сокращение, усовершенствование). То есть сократить количество подопытных животных до необходимого, но статистически обоснованного минимума.

Даже если эти животные не нужны в экспериментах, они всё равно важны для научного процесса. Они являются важной частью, а не отходами. Они особенно важны, когда речь идёт о разведении с различными генетическими изменениями.

Довольны ли вы текущими категориями тяжести для тестирования на животных?

На мой взгляд, следует рассмотреть другую систему классификации лабораторных животных по степени тяжести. В Великобритании, например, существует ещё одна категория тяжести под названием «субпороговая» (sub-threshold). Она относится к животным, испытывающим боль менее сильную, чем укол булавкой. Эту степень тяжести можно использовать для описания животных, которые используются, например, только для разведения, но не для реальных экспериментов, которые могут причинить им страдания. Эти племенные животные здоровы, их генетические характеристики не проявляются на промежуточных стадиях разведения, и они получают такой же уход и внимание, как и все другие животные. Они просто не нужны немедленно для экспериментов на животных. Это позволило бы провести более чёткое различие и обеспечить большую прозрачность в отношении научного использования лабораторных животных. Я очень поддерживаю введение такого типа категории и в Германии.

Какова, по вашему мнению, роль исследований на животных в биомедицинских исследованиях?

В институтах Макса Планка проводится много фундаментальных исследований. Эксперименты на животных особенно важны в этой области, поскольку они дают представление об общих биологических процессах, которые также могут быть актуальны для здоровья человека. Как исследователи мы несём моральное обязательство. Если мы хотим полностью отказаться от исследований на животных, мы автоматически пожертвуем будущими открытиями, которые могут революционизировать наши знания об основных функциях органических и биологических систем.

В этом контексте также важно включать приматов в исследования. Существуют неотложные вопросы, такие как исследования мозга, для которых нечеловекообразные приматы необходимы. Их следует использовать в конкретных случаях, когда нам нужно работать очень близко к человеку. Например, в исследованиях определённых инфекционных заболеваний, которые нельзя изучить ни на одном другом виде животных, или в фундаментальных исследованиях мозга.