Rata de laboratorio

Una rata de laboratorio o rata de laboratorio es una rata marrón de la subespecie Rattus norvegicus domestica que se cría y se mantiene para la investigación científica. Aunque se usan menos comúnmente para la investigación que los ratones , las ratas han servido como un modelo animal importante para la investigación en psicología y ciencias biomédicas . [1]

La rata de laboratorio albina con sus ojos rojos y pelaje blanco es un organismo modelo icónico para la investigación científica en una variedad de campos.

Acoso de ratas

En la Europa del siglo XVIII, las ratas marrones salvajes corrían desenfrenadas y esta infestación alimentó la industria de la caza de ratas. Los cazadores de ratas no solo ganarían dinero atrapando a los roedores, sino también vendiéndolos como alimento o, más comúnmente, como cebo para las ratas .

El cebo de ratas era un deporte popular, que consistía en llenar un pozo con ratas y medir el tiempo que tardaba un terrier en matarlas a todas. Con el tiempo, la cría de ratas para estos concursos puede haber producido variaciones de color, especialmente las variedades albinas y encapuchadas. La primera vez que uno de estos mutantes albinos fue llevado a un laboratorio para un estudio fue en 1828 para un experimento sobre el ayuno . Durante los siguientes 30 años, las ratas se utilizaron para varios experimentos más y, finalmente, la rata de laboratorio se convirtió en el primer animal domesticado por razones puramente científicas. [2]

Dos ratas encapuchadas

En Japón, hubo una práctica generalizada de tener ratas como mascota domesticada durante el período Edo y, en el siglo XVIII, Youso Tamanokakehashi (1775) y Chingan Sodategusa (1787) publicaron guías sobre la cría de ratas domésticas. El análisis genético de 117 cepas de ratas albinas recolectadas de todas partes del mundo realizado por un equipo dirigido por Takashi Kuramoto en la Universidad de Kyoto en 2012 mostró que las ratas albinas descienden de ratas encapuchadas y todas las ratas albinas descienden de un solo ancestro. [3] Como hay evidencia de que la rata encapuchada era conocida como la "rata japonesa" a principios del siglo XX, Kuramoto concluyó que una o más ratas encapuchadas japonesas podrían haber sido traídas a Europa o América y una rata albina que emergió como un producto de la cría de estas ratas encapuchadas fue el antepasado común de todas las ratas de laboratorio albinas que se utilizan en la actualidad. [3]

Una disección de rata de laboratorio

La rata encontró un uso temprano en la investigación de laboratorio en cinco áreas: WS Small sugirió que la tasa de aprendizaje podría ser medida por ratas en un laberinto; una sugerencia empleada por John B. Watson para su Ph.D. disertación en 1903. [4] La primera colonia de ratas en Estados Unidos utilizada para la investigación nutricional fue iniciada en enero de 1908 por Elmer McCollum [5] y luego, Thomas Burr Osborne y Lafayette Mendel utilizaron los requisitos nutricionales de las ratas para determinar los detalles de las proteínas. nutrición . La función reproductiva de las ratas fue estudiada en el Instituto de Biología Experimental de la Universidad de California, Berkeley por Herbert McLean Evans y Joseph A. Long. [6] La genética de las ratas fue estudiada por William Ernest Castle en el Instituto Bussey de la Universidad de Harvard hasta su cierre en 1994. Las ratas se han utilizado durante mucho tiempo en la investigación del cáncer ; por ejemplo, en el Instituto Crocker para la Investigación del Cáncer . [7]

Una rata sometida a una prueba de navegación acuática de Morris

La importancia histórica de esta especie para la investigación científica se refleja en la cantidad de literatura sobre ella: aproximadamente un 50% más que en ratones de laboratorio . [2] Las ratas de laboratorio se someten con frecuencia a disección o microdiálisis para estudiar los efectos internos en los órganos y el cerebro, como en el caso del cáncer o la investigación farmacológica . Las ratas de laboratorio no sacrificadas pueden ser sacrificadas o, en algunos casos, convertirse en mascotas .

Una rata a la que se le priva del sueño REM utilizando la técnica de la maceta

Las ratas domésticas se diferencian de las ratas salvajes en muchos aspectos: son más tranquilas y significativamente menos propensas a morder, pueden tolerar un mayor hacinamiento, se reproducen antes y producen más descendencia, y sus cerebros , hígados , riñones , glándulas suprarrenales y corazones son más pequeños.

Los científicos han criado muchas cepas o "líneas" de ratas específicamente para la experimentación. La mayoría se derivan de la rata albina Wistar , que todavía se usa ampliamente. Otras cepas comunes son las ratas albinas Sprague Dawley, Fischer 344, [8] Holtzman, Long-Evans y Lister. Las cepas endogámicas también están disponibles, pero no se usan con tanta frecuencia como los ratones endogámicos.

Se ha secuenciado gran parte del genoma de Rattus norvegicus . [9] En octubre de 2003, los investigadores lograron clonar dos ratas de laboratorio mediante transferencia nuclear . Este fue el primero de una serie de desarrollos que han comenzado a hacer que las ratas sean tratables como sujetos de investigación genética , aunque todavía están rezagadas con respecto a los ratones, que se prestan mejor a las técnicas de células madre embrionarias típicamente utilizadas para la manipulación genética. Muchos investigadores que desean rastrear las observaciones sobre el comportamiento y la fisiología hasta los genes subyacentes consideran que aspectos de estos en ratas son más relevantes para los humanos y más fáciles de observar que en ratones, lo que impulsa el desarrollo de técnicas de investigación genética aplicables a las ratas.

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Una rata atravesando un terreno complejo bajo la influencia de las entradas de electrodos en su cerebro.

Un estudio de 1972 comparó neoplasias en ratas Sprague Dawley de seis proveedores comerciales diferentes y encontró diferencias muy significativas en la incidencia de tumores endocrinos y mamarios . Incluso hubo variaciones significativas en la incidencia de tumores de la médula suprarrenal entre ratas de la misma fuente criadas en diferentes laboratorios. Todos menos uno de los tumores testiculares ocurrieron en las ratas de un solo proveedor. Los investigadores encontraron que la incidencia de tumores en ratas Sprague-Dawley de diferentes fuentes comerciales variaba tanto entre sí como de otras ratas. Los autores del estudio "enfatizaron la necesidad de extrema precaución en la evaluación de estudios de carcinogenicidad realizados en diferentes laboratorios y / o en ratas de diferentes fuentes". [10]

Durante el racionamiento de alimentos debido a la Segunda Guerra Mundial , los biólogos británicos comieron rata de laboratorio en crema. [11] [12] [13] [14] [15] [16]

Una cepa , en referencia a los roedores, es un grupo en el que todos los miembros son, en la medida de lo posible, genéticamente idénticos. En ratas, esto se logra mediante la endogamia . Al tener este tipo de población, es posible realizar experimentos sobre los roles de los genes, o realizar experimentos que excluyan las variaciones en la genética como factor. Por el contrario, las poblaciones consanguíneas se utilizan cuando los genotipos idénticos son innecesarios o se requiere una población con variación genética, y estas ratas se denominan generalmente poblaciones en lugar de cepas . [17] [18]

Rata wistar

Una rata Wistar

La rata Wistar es una rata albina exógena. Esta raza fue desarrollada en el Instituto Wistar en 1906 para su uso en investigación biológica y médica, y es notablemente la primera rata desarrollada para servir como organismo modelo en un momento en que los laboratorios utilizaban principalmente el ratón doméstico ( Mus musculus ). Más de la mitad de todas las ratas de laboratorio descienden de la colonia original establecida por el fisiólogo Henry Donaldson, el administrador científico Milton J. Greenman y la investigadora genética / embrióloga Helen Dean King . [19] [20]

La rata Wistar es actualmente una de las ratas más populares utilizadas para la investigación de laboratorio. Se caracteriza por su cabeza ancha, orejas largas y una cola que siempre es menor que la longitud de su cuerpo. La rata Sprague Dawley y la rata Long-Evans se desarrollaron a partir de ratas Wistar. Las ratas Wistar son más activas que otras como las ratas Sprague Dawley. La rata espontáneamente hipertensa y la rata Lewis son otras cepas bien conocidas desarrolladas a partir de ratas Wistar.

Rata Long-Evans

La rata Long-Evans es una rata consanguínea desarrollada por los Dres. Long y Evans en 1915 al cruzar varias hembras Wistar con un macho gris salvaje. Las ratas Long-Evans son blancas con una capucha negra u ocasionalmente blancas con una capucha marrón. Se utilizan como un organismo modelo multipropósito, con frecuencia en la investigación del comportamiento y la obesidad.

Rata Sprague Dawley

Una rata Sprague Dawley

La rata Sprague Dawley es una raza multipropósito exógena de rata albina utilizada ampliamente en la investigación médica y nutricional. [21] [22] [23] [24] Su principal ventaja es su tranquilidad y facilidad de manejo. [25] Esta raza de rata fue producida por primera vez por las granjas Sprague-Dawley (que luego se convertiría en la Compañía Animal Sprague-Dawley) en Madison, Wisconsin en 1925. El nombre originalmente estaba dividido con guiones, aunque el estilo de la marca actual (Sprague Dawley, el marca comercial utilizada por Envigo ) no lo es. El tamaño medio de la camada de la rata Sprague Dawley es de 11,0. [26]

Estas ratas suelen tener una cola más larga en proporción a la longitud de su cuerpo que las ratas Wistar. Estuvieron involucrados en el asunto Séralini , donde se afirmó que el herbicida RoundUp aumentaba la aparición de tumores en estas ratas. Sin embargo, dado que se sabe que estas ratas desarrollan tumores a una tasa alta (y muy variable), se consideró que el diseño del estudio tenía fallas y sus hallazgos no tenían fundamento. [27]

Rata de crianza biológica

La rata de cría biológica (también conocida como rata propensa a la diabetes de cría biológica o rata BBDP) es una cepa endogámica que desarrolla espontáneamente diabetes tipo 1 autoinmune . Al igual que los ratones NOD , las ratas de cría biológica se utilizan como modelo animal para la diabetes tipo 1. La cepa recapitula muchas de las características de la diabetes tipo 1 humana y ha contribuido en gran medida a la investigación de la patogénesis de la DM1. [28]

Rata de Brattleboro

La rata Brattleboro es una cepa que fue desarrollada por Henry A. Schroeder y el técnico Tim Vinton en West Brattleboro , Vermont , a partir de 1961, para la Escuela de Medicina de Dartmouth . Tiene una mutación genética natural que hace que las muestras no puedan producir la hormona vasopresina , que ayuda a controlar la función renal. Las ratas estaban siendo criadas para uso de laboratorio por el Dr. Henry Schroeder y el técnico Tim Vinton, quien notó que la camada de 17 bebía y orinaba en exceso.

Rata sin pelo

Las ratas de laboratorio sin pelo proporcionan a los investigadores datos valiosos sobre sistemas inmunitarios comprometidos y enfermedades renales genéticas. Se estima que hay más de 25 genes que causan la falta de pelo recesiva en ratas de laboratorio. [29] Los más comunes se denominan rnu (Rowett desnuda), fz (difusa) y shn (rapada).

Una rata desnuda de Rowett
  • Las ratas desnudas Rowett, identificadas por primera vez en 1953 en Escocia, no tienen timo . La falta de este órgano compromete gravemente su sistema inmunológico, y las infecciones del tracto respiratorio y los ojos aumentan de manera más dramática. [30]
  • Se identificaron ratas peludas en 1976 en un laboratorio de Pensilvania. La principal causa de muerte entre las ratas fz / fz es, en última instancia, una insuficiencia renal progresiva que comienza alrededor del año de edad. [31]
  • Las ratas esquiladas se criaron a partir de ratas Sprague Dawley en Connecticut en 1998. [32] También sufren graves problemas renales.

Rata de lewis

La rata Lewis fue desarrollada por Margaret Lewis a partir de Wistar a principios de la década de 1950. Las características incluyen coloración albina, comportamiento dócil y baja fertilidad. [33] La rata Lewis sufre de varias patologías espontáneas: en primer lugar, puede sufrir una alta incidencia de neoplasias, con la esperanza de vida de la rata determinada principalmente por esto. Los más frecuentes son los adenomas de la hipófisis y los adenomas / adenocarcinomas de la corteza suprarrenal en ambos sexos, los tumores de las glándulas mamarias y los carcinomas de endometrio en las mujeres y los adenomas / adenocarcinomas de células C de la glándula tiroides y los tumores del sistema hematopoyético en los hombres. En segundo lugar, las ratas Lewis son propensas a desarrollar una leucemia linfática trasplantable espontánea. Por último, cuando están en edad avanzada, a veces desarrollan esclerosis glomerular espontánea. [33]

Las aplicaciones de investigación actuales incluyen investigación de trasplantes, artritis e inflamación inducidas, encefalitis alérgica experimental y diabetes inducida por STZ. [33]

Rata del Real Colegio de Cirujanos

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Una rata del Royal College of Surgeons sometida a pruebas de agudeza visual

La rata del Royal College of Surgeons (o rata RCS) es el primer animal conocido con degeneración retiniana hereditaria. Aunque el defecto genético no se conocía desde hacía muchos años, se identificó en el año 2000 como una mutación en el gen MERTK. Esta mutación da como resultado una fagocitosis defectuosa del epitelio pigmentario de la retina de los segmentos externos de los fotorreceptores. [34]

Rata temblorosa Kawasaki

La rata temblorosa Kawasaki (SRK) es una rata mutante autosómica recesiva que tiene una deleción corta en el gen RELN (Reelin). [35] Esto da como resultado una menor expresión de la proteína Reelin , esencial para la laminación adecuada de la corteza y el desarrollo del cerebelo . Su fenotipo es similar al del ratón reeler ampliamente investigado . La rata agitadora Kawasaki se describió por primera vez en 1988. [36] Esta y la rata Lewis son cepas bien conocidas desarrolladas a partir de ratas Wistar.

Rata zucker

Una rata Zucker, criada para la obesidad

La rata Zucker fue criada para ser un modelo genético para la investigación de la obesidad y la hipertensión. Llevan el nombre de Lois M. Zucker y Theodore F. Zucker, investigadores pioneros en el estudio de la genética de la obesidad. Hay dos tipos de ratas Zucker: una rata Zucker delgada, denotada como el rasgo dominante (Fa / Fa) o (Fa / fa); y la rata Zucker característicamente obesa (o grasa), que en realidad es un rasgo recesivo (fa / fa) del receptor de leptina , capaz de pesar hasta 1 kilogramo (2,2 libras), más del doble del peso promedio. [37] [38] [39]

Las ratas Zucker obesas tienen altos niveles de lípidos y colesterol en el torrente sanguíneo, son resistentes a la insulina sin ser hiperglucémicas y aumentan de peso debido al aumento tanto del tamaño como del número de células grasas . [40] La obesidad en las ratas Zucker está relacionada principalmente con su naturaleza hiperfágica y hambre excesiva; sin embargo, la ingesta de alimentos no explica completamente la hiperlipidemia o la composición corporal general. [38] [40]

Ratas knockout

Una rata knockout (también deletreada knock out o knock-out ) es una rata modificada genéticamente con un solo gen desactivado a través de una mutación dirigida . Las ratas knockout pueden imitar enfermedades humanas y son herramientas importantes para estudiar la función genética y para el descubrimiento y desarrollo de fármacos . La producción de ratas knockout se volvió técnicamente factible en 2008, a través del trabajo financiado con $ 120 millones en fondos de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) a través del Consorcio del Proyecto de Secuenciación del Genoma de Ratas, y el trabajo realizado por los miembros del Consorcio de Ratas Knock Out (KORC). ). SAGE Labs comercializa modelos de enfermedad de rata knockout para la enfermedad de Parkinson , la enfermedad de Alzheimer , la hipertensión y la diabetes , utilizando tecnología de nucleasa de dedos de zinc.

  • Ratón de laboratorio
  • Ensayos con animales en roedores
  • Laberinto de agua de Morris
  • Base de datos del genoma de ratas

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