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10 menschliche Krankheiten, die wir an Mäuse gegeben haben
Mäuse sind großartige Forschungsinstrumente. Wissenschaftler können sie injizieren, infizieren, sezieren und alle möglichen nützlichen Dinge für die menschliche Gesundheit lernen.
Viele Krankheiten befallen jedoch nur den Menschen. Um diese Krankheiten an Mäusen zu untersuchen, müssen Wissenschaftler kreativ werden. Einige dieser kreativen Manöver umfassen Hormonbehandlung, Gewebetransplantationen oder Gentransfer. Danach werden die Mäuse nur noch ein bisschen menschlicher.
Manchmal, wie bei komplexen psychischen Störungen, ist die Herausforderung lächerlich schwer. Wissenschaftler müssen sich also damit zufriedengeben, nur einige Symptome nachzuahmen.
10 Gonorrhoe
Gonorrhoe ist eine STD, die durch ein Bakterium verursacht wird. Neisseria gonorrhoeae. In der Natur infiziert es nur Menschen.
Im Labor haben Wissenschaftler Spritzen zum Spritzen verwendet N. gonorrhoeae in die Vagina vieler Mäuse. Aber N. gonorrhoeae lebt nicht wirklich gerne in Mäusen. Die Infektion dauert also normalerweise nicht.
Nach einer Reihe von Problemlösungen entdeckten die Wissenschaftler, dass während des Brunstzyklus ein kurzes Fenster angezeigt wird, wenn die Bedingungen in der Vagina der Maus genau richtig sind. Während dieses Fensters N. gonorrhoeae kann gedeihen
Normalerweise vergeht dieses Fenster schnell. Durch die Behandlung von Mäusen mit einem weiblichen Sexualhormon, 17β-Estradiol, können Wissenschaftler dieses Fenster verlängern. Nach diesem Östrogenschub kann sich die Vagina der Maus beherbergen N. gonorrhoeae für viele Tage.
Mit diesen Mäusen konnten Wissenschaftler neue Medikamente testen. Sie konnten auch die merkwürdige Tatsache studieren, dass eine Infektion oft keine langfristige Immunität vermittelt. Wie der Mensch können Mäuse häufig wieder infiziert werden, nachdem sie sich von ihrem ersten Kampf erholt haben.
In der realen Welt haben Menschen selten Gonorrhoe isoliert. In bis zu 70 Prozent der Fälle wird eine Gonorrhoe-Infektion von einer Chlamydien-Infektion begleitet. Um dieses Problem zu untersuchen, haben Wissenschaftler auch Doppel-STD-Mäuse hergestellt. Um diese Modelle zu bauen, injizieren sie zwei Arten von Bakterien in die Vagina der Mäuse: C. muridarum und dann N. gonorrhoeae.
9 Alzheimer-Krankheit
Die Alzheimer-Krankheit ist eine degenerative Erkrankung, die das Gehirn beeinflusst und zu schwerem Gedächtnisverlust führen kann. In den Gehirnen von Alzheimer-Patienten treten viele Protein-Klumpen auf, die Plaques genannt werden. Diese Plaques werden aus Stücken eines Proteins gebildet, das als APP bezeichnet wird.
Es gibt viele Möglichkeiten, Alzheimer-Mäuse zu bauen. Einige setzen auf eine mutante Form von APP, die in zwei schwedischen Familien vorkommt. In diesen Familien kommt Alzheimer ungewöhnlich früh an, während die Patienten noch in den Fünfzigern sind.
Viele Alzheimer-Mäuse zeigen Gedächtnisverlust. Um dies zu messen, haben Wissenschaftler mehrere Tests verwendet. Eines heißt das Morris-Wasserlabyrinth. In diesem Test müssen sich die Mäuse die Position einer versteckten Plattform merken, die sich in einem Wasserbecken befindet.
Ein weiterer Test wird als neuer Objekterkennungstest bezeichnet. Eine Maus verfügt über zwei Objekte: eines, das sie zuvor gesehen hat, und eines, das sie nicht hat. Normale Mäuse verbringen mehr Zeit damit, das neue Objekt zu erkunden. Alzheimer-Mäuse scheinen den Unterschied nicht zu erkennen.
8 Masern
Masern werden durch einen Virus verursacht. In den meisten Fällen führt es zu Fieber und Hautflecken. In seltenen Fällen kann es auch zu Hirnschäden oder zum Tod kommen.
In der Natur infizieren Masern nur Menschen. Das Virus dringt in menschliche Zellen an einem von zwei Rezeptoren ein: CD46 oder CD150.
Um Mäuse für die Masern anfällig zu machen, haben Wissenschaftler die Gene für diese Rezeptoren in Mäuse eingeführt. Nach der Infektion entwickeln einige dieser Masern-Mäuse schwere Reaktionen.
In einer Arbeit von 2006 haben Wissenschaftler beispielsweise Mäuse mit dem menschlichen CD150-Rezeptor transformiert. Dann infizierten sie diese Mäuse auf zwei verschiedene Arten mit den Masern: durch Injektion des Virus in ihre Nase oder direkt in ihr Gehirn. Nach der Infektion verblassten viele der Mäuse rasch. Sie verloren die Kontrolle über ihre Bewegungen, entwickelten Anfälle und starben.
Die Schwere des Falles hing vom Alter der Mäuse ab. Neugeborene Mäuse waren immer Wächter, aber vier Wochen alte Mäuse überlebten immer. Bei zwei und drei Wochen alten Mäusen lag die Sterblichkeitsrate irgendwo in der Mitte.
7 HIV
Bis heute hat HIV rund 39 Millionen Menschen getötet. Millionen weitere infizieren sich jedes Jahr.
Um eine menschliche Zelle zu infizieren, bindet HIV an Rezeptoren auf der Zelloberfläche. Bei Schimpansen, unseren nahen Verwandten, sind diese Rezeptoren ähnlich. So kann HIV auch Schimpansen befallen.
Mäuse sind jedoch weit entfernter verwandt. In den 90 Millionen Jahren, seit Mäuse und Primaten gespalten waren, haben sich auch diese Proteine verändert. Folglich kann HIV keine Mäuse infizieren.
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu beheben, besteht darin, menschliche Gene in Mäuse zu übertragen. Es sind jedoch mindestens drei menschliche Gene erforderlich, damit HIV in einer Maus gedeihen kann.
Ein beliebterer Ansatz ist der Bau von Mäusen mit dem menschlichen Immunsystem. Dies beinhaltet einige Mensch-zu-Maus-Zellinjektionen und häufig einige Operationen. Solche Mäuse werden als "humanisiert" bezeichnet.
Eine Sorte humanisierter Mäuse wird BLT genannt, ein Hinweis auf das Speck-Salat-Tomaten-Sandwich. Im Gegensatz zum Sandwich enthält die BLT-Maus jedoch eine Mischung aus menschlichen Zellen aus drei Quellen: Knochenmark, Leber und Thymusdrüse.
Um eine BLT-Maus zu bauen, beginnen Wissenschaftler mit einer Maus mit einem fehlerhaften Immunsystem. Dann nehmen sie Leber- und Thymusbrocken, die aus menschlichen Föten stammen, und transplantieren sie unter die Niere der Maus. Sie injizieren auch einige Stammzellen, die aus menschlichem Knochenmark stammen.
Danach wird die Maus transformiert. Es ist voll von menschlichen Immunzellen und zu 100 Prozent anfällig für HIV. Humanisierte Mäuse können mit HIV über die Vagina oder den After oder mit einer Nadel direkt in ihre Venen infiziert werden.
6 Akne
Akne ist ein menschliches Problem. Unsere nächsten Cousins, die Schimpansen, bekommen keine Pickel. Mäuse auch nicht.
Akne wird durch ein zerstörerisches Hin und Her zwischen der menschlichen Haut und dem Bakterium ausgelöst Propionibacterium acnes. Meistens, P. acnes ist harmlos. Wenn jedoch der Sauerstoffgehalt in eine Pore fällt, P. acnes greift die Haut an Dann wehrt sich das Immunsystem zurück. Das Ergebnis ist viel Eiter.
Um Akne zu studieren, haben Wissenschaftler injiziert P. acnes in Mäuse. Das Mausohr ist eine beliebte Injektionsstelle. Andere Wissenschaftler haben den Rücken der Maus benutzt.
Aber P. acnes lebt nicht gern in Mäusen Es bevorzugt den Menschen.
Um Mäuse freundlicher zu machen P. acnesentschied sich eine Gruppe von Wissenschaftlern, menschliche Zellen in Mäuse einzuführen. Sie steckten Löcher in Teflonzylinder, steckten menschliche Zellen in sich hinein und pflanzten die Zylinder in die Bäuche von Mäusen. Eine Woche später spritzten sie P. acnes.
In den Mäusen überlebten die menschlichen Zellen. Tat es auch P. acnes. Als Reaktion darauf reagierten die Körper der Mäuse mit einer Immunantwort. Es ähnelte etwas dem, was in einem menschlichen Gesicht passiert, bevor sich ein Pickel bildet.
5 Zwangsstörung
Menschen mit Zwangsstörung (OCD) fühlen sich dazu veranlasst, die gleiche Aktion wiederholt auszuführen. Einige waschen ihre Hände hunderte Male am Tag. Andere führen komplizierte Zählrituale jedes Mal durch, wenn sie einen Raum verlassen.
Mäuse waschen sich nicht die Hände. Sie verhalten sich jedoch in einem gleichwertigen Verhalten, dem sogenannten Putzen, bei dem sie sich mit den Pfoten reiben. Übermäßiges Putzen bei Mäusen wird häufig als Modell für die menschliche OCD verwendet.
In vielen Fällen von OCD ist eine Hirnregion, die als Orbitalfrontkortex bezeichnet wird, abnormal aktiv. Um OCD in Mäusen wieder herzustellen, entschied sich eine Gruppe von Wissenschaftlern, den Orbitalfrontkortex mit Lichtimpulsen zu stimulieren.
Ein Puls war nicht genug. Nachdem sich jedoch viele Impulse über mehrere Tage verteilt hatten, begannen sich die Mäuse häufiger zu putzen. Einige dieser Mäuse reagierten auch auf eine chemische Behandlung von OCD, die sich beim Menschen als wirksam erwiesen hat.
Wissenschaftler haben auch Mäuse mit OCD hergestellt, indem sie bestimmte Gene mutieren. Bei einigen dieser Mutanten kann die Pflege intensiv werden. Hoxb8-Mutanten putzen so kräftig, dass sie ihre eigenen Haare entfernen. Sapap3-Mutanten reiben wiederholt ihre Gesichter, bis sie Wunden verursachen.
4 Alkoholismus
Alkoholiker sind körperlich auf Alkohol angewiesen. Sie erleben heftiges Verlangen und trinken stark.
Beim Menschen läuft Alkoholismus manchmal in Familien. Bei Mäusen scheint auch die Liebe zum Alkohol genetisch zu sein. Einige Maussorten trinken wenig Alkohol, wenn sie die Gelegenheit dazu erhalten. Andere Sorten trinken mehr.
Mäuse metabolisieren Alkohol schnell, fünfmal schneller als Menschen. Es kann also schwierig sein, Mäuse wirklich betrunken zu machen, wenn sie den Alkohol nicht in den Hals zwingen.
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu überwinden, besteht darin, Mäuse zu züchten, die Alkohol absolut lieben und Tonnen davon freiwillig trinken. Dazu wählen die Wissenschaftler aus jeder Generation die Mäuse aus, die am meisten trinken. Nach mehreren Züchtungsrunden resultieren Mäuse mit hohem Alkoholanteil (HAP).
Einige dieser HAP-Mäuse werden betrunken. Nachdem sie viele Stunden getrunken haben, kann ihr Blutalkohol das Dreifache der gesetzlich festgelegten Höchstgrenze erreichen. Die Bewegungen der Mäuse werden unkoordiniert und es fällt ihnen schwer, einen Schwebebalken zu laufen.
Das Trinken ist wie beim Menschen freiwillig. HAP-Mäuse haben die Möglichkeit mit Wasser zu bleiben. Aber Alkohol zieht sie immer an.
3 Huntington-Krankheit
Die Huntington-Krankheit beeinflusst das Nervensystem. Die Betroffenen verlieren allmählich die Fähigkeit, ihre Bewegungen zu kontrollieren und klar zu denken.
Die Krankheit ist genetisch und auf das Huntingtin-Gen auf dem menschlichen Chromosom 4 zurückzuführen. Normale Versionen des Huntingtin-Gens enthalten mehrere Wiederholungen von CAG, einer aus drei Buchstaben bestehenden DNA-Sequenz. In krankheitsverursachenden Versionen des Gens geraten diese Wiederholungen außer Kontrolle. Beim mutierten Huntingtin sind mehr als 35 CAGs vorhanden.
In einem Experiment haben Wissenschaftler eine mutierte Form von menschlichem Huntingtin in Mäuse eingeführt. Es enthielt 72 CAG-Wiederholungen.
Eine Maus, die dieses Gen mit 72 Wiederholungen trug, litt an motorischen Problemen. Es konnte kein Strahlkreuzungstest abgeschlossen werden. Als er an seinem Schwanz baumelte und dann zum Boden zurückkehrte, versuchte er, seinen Stand zu finden. Es neigte auch dazu, im Kreis zu gehen.
Als Wissenschaftler eine Autopsie durchführten, stellten sie fest, dass das Gehirn der Maus zu degenerieren begann, ähnlich wie das Gehirn von Huntingtons Patienten.
Wissenschaftler haben auch viele andere Sorten der Huntington-Maus hergestellt. Einige enthalten nur Fragmente des mutierten Gens oder exprimieren das Gen nur in bestimmten Gehirnzellen.
2 Autismus
Menschen mit Autismus haben Schwierigkeiten, mit anderen Menschen zu interagieren. Einige beschäftigen sich auch mit sich wiederholenden Verhaltensweisen, z.
Viele verschiedene Gene tragen zu einem Autismusrisiko bei. Zum Beispiel spielt Cntnap2 eine Rolle in der frühen Gehirnentwicklung.
In einem Experiment schlugen Wissenschaftler das Cntnap2-Gen in Mäusen aus. In diesen Mutanten entwickelte sich das Gehirn unterschiedlich. Einige Gehirnzellen reisten nicht dorthin, wo sie hingehen sollten. Die Gehalte einer Art von Gehirnzelle, dem Interneuron, wurden ebenfalls reduziert.
Mäuse ohne das Cntnap2-Gen verhielten sich auch anders. Viele ihrer Verhaltensweisen ähnelten den Symptomen des menschlichen Autismus. Zum Beispiel waren die Mutanten als Welpen weniger kommunikativ. Als sie sich von ihren Müttern trennten, gaben sie weniger Notrufe.
Als Erwachsene waren Mäuse ohne das Cntnap2-Gen auch weniger sozial. Wenn normale Mäuse mit einem leeren Röhrchen und einem Röhrchen mit einer Maus präsentiert werden, ziehen sie es normalerweise vor, das Röhrchen mit der Maus zu untersuchen. Mäuse ohne das Cntnap2-Gen zeigten jedoch keine solche Präferenz.
Wie viele Menschen mit Autismus befanden sich auch Mäuse ohne das Cntnap2-Gen in repetitivem Verhalten. Sie gruben wiederholt am Boden. Sie putzten sich auch bis zu Verletzungsgefahr.
Diese Mäuse reagierten auf das Medikament Risperidon ebenso wie Menschen mit Autismus.Nachdem die Mäuse die Medikamente erhalten hatten, wurden ihre repetitiven Verhaltensweisen kontrolliert. Die sozialen Probleme blieben jedoch bestehen.
1 Schizophrenie
Schizophrenie ist eine psychische Erkrankung. Die bekanntesten Symptome sind Wahnvorstellungen und Halluzinationen. Weniger dramatische Symptome sind Apathie und Lernprobleme.
Bei Menschen mit Schizophrenie ist das MD-Neuron, eine Art Gehirnzelle, weniger aktiv. Um diesen mentalen Unterschied bei Mäusen wiederherzustellen, blockierten Wissenschaftler die Neuronen chemisch. Nach dieser Blockade hatten Mäuse Schwierigkeiten, sich an neue Regeln für das Auffinden von Nahrung anzupassen. Diese Schwierigkeit kann den Lernproblemen ähneln, die Menschen mit Schizophrenie haben.
Schizophrenie verläuft auch in Familien. Viele verschiedene Gene scheinen eine Rolle zu spielen. In einer schottischen Familie scheint eine Mutation in einem Gen namens DISC1 das Risiko zu erhöhen. Um diese Verbindung zu untersuchen, haben Wissenschaftler eine mutierte Form von DISC1 in Mäuse eingeführt.
Bei Mäusen mit der mutierten DISC1 entwickelte sich das Gehirn unterschiedlich. Ein Satz von Strukturen, die als laterale Ventrikel bezeichnet wurden, wurde größer als normal. Dies gilt insbesondere für die linke Seite. Diese Unterschiede im Gehirn sind auch bei Menschen mit Schizophrenie zu beobachten.
Mäuse mit dem mutierten Gen zeigten auch andere Symptome. Manchmal waren sie hyperaktiver. Als man ein offenes Feld zum Laufen bekam, huschten sie etwas manierlicher herum als normale Mäuse. Zu anderen Zeiten waren die Mäuse apathischer. Wenn sie in einen Behälter mit Wasser fallen gelassen wurden, hatten sie weniger Mühe als normale Mäuse.
Diese Verhaltensunterschiede haben vielleicht etwas mit Schizophrenie zu tun, aber die Wissenschaftler sind sich nicht sicher.
Es ist unklar, ob Mäuse jemals so konstruiert werden, dass sie einige der berühmtesten Symptome von Schizophrenie zeigen - etwa Stimmen zu hören oder zu glauben, dass sie eine berühmte historische Figur sind. Möglicherweise brauchen Sie dafür ein menschliches Gehirn. Aber selbst wenn eine schizophrene Maus glauben würde, dass es sich um Elvis handelt, könnte sie den Wissenschaftlern nicht davon erzählen.