Лабораторные животные в научных исследованиях

Эксперимент с использованием лабораторных животных и других живых объектов является одним из ведущих методов познания в современной медицине, фармакологии, ветеринарии, биологии.

Эксперименты на животных проводятся во многих сферах научных исследований: медицинские, военные, космические, тестировании новых препаратов, косметика, бытовая химия, промышленные соединения, в образовании. В целом в мире в экспериментах задействованы более 100 млн. лабораторных животных в год (115,3млн. в 2005г.  и 118,4 млн. в 2012г.) [1].

По данным Европейского Союза, основная часть животных гибнет в медицинских исследованиях (65%), фундаментальные научные исследования (в т.ч. военные, космические и др.) вовлекают 26% животных, тесты на токсичность (косметика, новые промышленные соединения) – 8%, сфера образования – 1%.

При этом, не смотря на заявления об уменьшении использования животных в экспериментах, в большинстве стран мира эти цифры неуклонно растут. Снижение количества используемых в экспериментах животных в 2012 году по сравнению с 2005 отмечено лишь для США (6%), Германии (14%) и Италии (12%) [2].

Существуют два различных подхода в рассмотрении необходимости использования животных в экспериментальных исследованиях.

Согласно первому традиционному подходу, использование животных является необходимым источником знаний для науки в целом и особенно медицины, и без него человечество не сможет бороться с болезнями.

Согласно второму подходу, который стал отстаиваться защитниками животных во второй половине ХХ века и подтверждается многими исследованиями, эксперименты на животных не дают достоверной информации об эффективности тех или иных медицинских препаратов.

В 2010 году американская ассоциация лабораторных животных (American Association for Laboratory Animal Scienc AALAS) издала постер «Роль животных в медицинских открытиях» (Animal Roles in Medical Discoveries), где приведен перечень Нобелевских премий по медицине и физиологии с 1901-2010 года, с указанием имени ученого, наименования открытия и вида животных, которые при этом были задействованы.

В этом постере они заявляют: «Взгляд на Нобелевские премии по медицине и физиологии, присужденные с 1901 года по настоящее время, показывает, что исследования на животных сыграли ключевую роль в этих важных открытиях. Исследования на животных должны продолжаться для аналогичных медицинских достижений в будущем».

Исследования на животных сыграли важную роль почти в каждом медицинском прорыве прошлого века и современности. Почти каждый лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине с 1901 года опирался на данные, полученные в экспериментах на животных.

Хотя методы, не связанные с животными, играют важную роль в биомедицинских исследованиях, они не могут заменить все виды использования животных. Методы in vitro и компьютерное моделирование играют важную роль, дополняя данные моделей животных. Практически все современные лекарственные препараты были на исследованы на животных. Современные хирургические методы, включая операцию по замене тазобедренного сустава, трансплантацию почки, трансплантацию сердца и переливание крови, были усовершенствованы на животных. Методы сканирования, включая КТ и МРТ, были разработаны с использованием животных.

Во второй половине ХХ века ученые единодушно пришли к признанию необходимости проводить исследования с использованием экспериментальных животных, соблюдая определенные этические требования. Это стало обязательным условием проведения экспериментов на животных во всех странах мира. К таким требованиям относятся следующие:

— животное не должно испытывать боль,

— условия его содержания должны быть максимально комфортными,

— а целесообразность экспериментов — доказанной.

При этом, результаты экспериментов, в которых животным причинялись излишние страдания, не могут быть представлены ни в научных журналах, ни на научных конференциях и съездах [3, 4].

Законодательство регламентирующее работу с лабораторными на животными. В начале 1985 г. Совет международных медицинских научных организаций (СМННО) опубликовал «Этический кодекс», который содержит «международные рекомендации по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (International …. 1985). В этическом кодексе сформулированы приемлемые для научных работников и для общественных групп защитников животных теоретические принципы и этические правила, которые могут быть приняты за основу при разработке регламентирующих мер и нормативных документов в разных странах мира в отношении использования животных для биомедицинских исследований.

С 1986 года в ЕС было принято специальное законодательство, касающееся использования животных в научных целях. Европейская Конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 18 марта 1986 г.).

22 сентября 2010 года ЕС принял Директиву 2010/63 / ЕС, которая обновила и заменила Директиву 1986/86 / EEC 1986 года об охране животных, используемых в научных целях. Цель новой Директивы заключается в укреплении законодательства и повышении благосостояния тех животных, которые все еще необходимо использовать, а также в том, чтобы твердо придерживаться принципа «3R», в законодательстве ЕС.  Директива 2010/63 / ЕС вступила в силу 1 января 2013.

В Республике Беларусь Закон Об обращении с животными пока находится на стадии проекта. он принят Палатой представителей и одобрен Советом Республики. Настоящий Закон определяет правовые основы обращения с животными, направлен на обеспечение безопасности, иных прав и законных интересов граждан при обращении с животными, защиту животных от жестокого обращения, утверждение принципов гуманности в обществе и укрепление его нравственного состояния.

Статья 24. данного проекта закона регламентирует требования по обращению с лабораторными животными, которые могут использоваться в научном эксперименте или опыте, доклиническом исследовании лекарственных средств, биологическом тестировании, образовательном процессе, производстве биологических препаратов, но  только в том случае, если отсутствует возможность проведения научного эксперимента или опыта, доклинического исследования лекарственных средств, биологического тестирования, образовательного процесса, производства биологических препаратов без использования животных либо замены их другими объектами или альтернативными методами.

Выше перечисленные законодательные постановления составлены, исходя из следующих положений:

• в принципе использование животных для научных целей нежелательно;
• по возможности следует применять методы, не требующие использования животных;
• при существующем уровне знаний использование животных является неизбежным;
• моральный долг ученых — гуманно относиться к подопытным животным, по возможности не причинять им боли и неудобства и постоянно стремиться изыскивать способы получения того же результата без привлечения живых животных.

Концепция 3R [reduction, refinement and replacement] – сокращения, усовершенствования и замены по отношению к экспериментированию на лабораторных животных была впервые предложена Расселом и Берчем [Russel&Burch] в их трактате под названием «Принципы гуманной методики эксперимента», опубликованном в 1959г.

Сегодня принцип 3R является общепринятым мировым стандартом, позволившим получить новый научный опыт в области создания альтернатив и в значительной степени сократить количество используемых лабораторных животных.

REPLACE — замещать высших животных в биотестировании на беспозвоночных животных, клеточные и молекулярно-биологические тесты.

REDUCE — уменьшать число животных в опытах за счет, к примеру, использования линейных животных и лучшей статистической обработки материала.

REFINE — улучшать условия работы с животными, качественные условия содержания и забора биоматериала.

Одним из наиболее надежных способов снижения количества животных, используемых в экспериментах, является дальнейшее развитие и осуществление стандартизации лабораторных животных по генотипу, микрофлоре и экологическим параметрам, что осуществляется путем использования литейных животных, содержащихся в условиях вивария.  Благодаря уменьшению количества переменных факторов, стандартизация может помочь в получении более надежных результатов на меньшем количестве животных.

Виварий – экспериментально-биологическая клиника.  

Виварий Института радиобиологии НАН Б расположен в типовом кирпичном здании. Оборудован системами естественной и принудительной вентиляции, подключен к централизованным инженерным сетям. Площадь вивария составляет 296 м². Имеются 6 комнат для содержания животных (мыши, крысы), санпропускник, склад для хранения кормов, кормокухня, бытовые помещения. Животные вивария обеспечены полноценным уходом и кормом.

Персонал вивария обеспечен спецодеждой, специальной обувью, средствами защиты и дезинфекции в соответствии с действующими нормативами. В комнатах с животными, кормокухне, дезинфекционно-моечном отделениии диагностическом кабинете имеются дезинфицирующие растворы для обеззараживания рук.

В своей работе мы руководствуемся СанПиН 2.1.2.12-18-2006 «УСТРОЙСТВО, ОБОРУДОВАНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-БИОЛОГИЧЕСКИХ КЛИНИК (ВИВАРИЕВ)», утверждено Постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь 31 октября 2006 № 131.

Качество лабораторных животных во многом определяет результат эксперимента. Постоянно возрастают требования к качеству лабораторных животных. Поэтому важнейшей задачей лабораторного животноводства является организация их производства и содержания, обеспечивающих необходимое качество и стандартность животных. Проведение экспериментов на живых объектах должно обеспечивать эффективное использование животных в научных целях, уменьшение их количества, соблюдение принципов гуманного обращения [5].

Здоровье – один из главных критериев качества лабораторных животных и обусловлено не только генетическими и санитарно-гигиеническими факторами. Оно во многом зависит от условий кормления, содержания, а также от возраста [5, 6].

В нашем виварии содержаться линейные животные. При линейном разведении ценные качества животного стойко передаются по наследству потомству, т.е. наследственность при этом бывает особенно консервативна. Фенотип линейных лабораторных животных, т.е. совокупность свойств организма, возникших в результате взаимодействия наследственной основы (генотипа) с внешней средой в процессе его индивидуального развития, является однообразным лишь тогда, когда условия содержания и характер кормления будут максимально одинаковыми. Линейные животные реагируют даже на незначительные изменения условий среды.

Наши животные.

Крысы линии Wistar

• Окраска шерсти:белые, альбиносы.
• Масса тела взрослого животного 200 — 400 г;
• Возраст полового созревания: 60 — 70 дней;
• Длительность беременности 21 — 23 дня;
• Количество особей в помете 6 — 12.

Самая знаменитая аутбредная линия крыс – Wistar, от которых произошло большинство современных линий лабораторных крыс. На данный момент крысы Вистар являются наиболее популярными крысами в лабораторных исследованиях. Они характеризуются широкой головой, длинными ушами и имеют длину хвоста, которая всегда короче длины тела.

Область использования: токсикологические исследования,  изучение вопросов питания,  стандартизация гормональных препаратов, различные исследования, а также изучение опухолей и инфекционных заболеваний.

Мыши линии Af

• Окраска шерсти:белые, альбиносы.
• Масса взрослого животного 15 — 60 г;
• Возраст полового созревания: 30 — 35 дней;
• Длительность беременности 19 — 21 день;
• Количество особей в помете 5 — 12;
• Количество пометов в год 4 — 9.

Высокораковая линия характеризуется тем, что в процессе развития у интактных мышей возникают спонтанные опухоли легких и тела, число которых увеличивается под действием мутагенных и канцерогенных факторов, а также при старении.

 

Мыши линии C57Bl/6  

• Окраска шерсти:черные.
• Масса взрослого животного  15 — 60 г;
• Возраст полового созревания: 30 — 35 дней;
• Длительность беременности 19 — 21 день;
• Количество особей в помете 5 — 12;
• Количество пометов в год 4 — 9.

C57BL/6, которые также называются «C57 черные 6» или просто «черные 6», имеют преимущества стабильности и легкости разведения. Это первая мышиная линия, чей геном был полностью секвенирован в 2005 году, на втором месте после генома человека.

C57BL/6 мыши используются в трёх основных областях. Наиболее распространенным является использование в качестве физиологических или патологических моделей для экспериментов in vivo. Во-вторых, они часто применяются для создания трансгенных моделей мышей. Наконец, C57BL/6, используются в качестве основной линии для генерации спонтанных и индуцированных мутаций.

Список литературы

1. Taylor K., Gordon N., Langley G., Higgins W. (2008) Estimates for Worldwide Laboratory Animal Use in 2005. Alternatives to Laboratory Animals (ATLA), 36(3): 327 -342.
2. A Global View of Animal Experiments 2014 http://www.lushprize.org/wp-content/uploads/Global_View_of-Animal_Experiments_2014.pdf.
3. Turner P.V., Brab Th., Pekow C., Vasbinde M.A. Administration of substances to laboratory animals: routes of administration and factors to consider // J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. – 2011. – Vol.50. – No.5. – P.600-613.
4. Principles of Laboratory Animal Science. Eds. LFM. Van Zutphen, V. Baumans, A.C. Beynen. – Amsterdam: Elsevier, 2001. – 416 p.
5. Каркищенко, Н.Н. Альтернативы биомедицины. Том 1. Основы биомедицины и фармакомоделирования / Н.Н. Каркищенко. – М.: Изд-во ВПК, 2007. – 320 с.
6. Западнюк И. П., Западнюк В. И., Захария Е. А., Западнюк Б. В. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте.—3-е изд., перераб. и доп. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1983.

---

© Елена Медведева, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальных биологических моделей