[科普中國]-貓和老鼠手拉手，一起面對實驗室里的科研狗（大霧）

如今，“ 吸貓 ”已成為年輕一代中風(fēng)靡的新時尚。養(yǎng)貓曬貓，去貓咖擼貓，在各大小平臺上“云吸貓”是不少年輕朋友的日常。對于如我一般的科研狗們來說，在被科研蹂躪到精疲力盡時薅一只貓貓來狠狠地吸上一口，頓時能平復(fù)壓力、滿血復(fù)活，同冰冷冷的數(shù)據(jù)再戰(zhàn)上三百回合。

但誰能想到，貓咪除了給科研狗們精神慰藉之外，還能為人類的健康衛(wèi)生科研事業(yè)添磚加瓦呢。2021年7月發(fā)在《遺傳學(xué)趨勢》（ Trends in Genetics ）的一篇文章指出，貓咪也適合當(dāng)作模式動物，為遺傳學(xué)研究出一份力[1]。 以后科研狗可以在實驗室正大光明吸貓啦！

貓咪是人類的好朋友 | Pixabay

模式動物的選擇標(biāo)準(zhǔn)

提到“ 模式動物 ”一詞，可能大家都比較陌生，但實際上我們生病時吃的藥，打的針，掛的水，都離不開模式動物的幫助才能被研發(fā)出來。

生命科學(xué)研究領(lǐng)域的小伙伴們熟悉的小鼠、果蠅、斑馬魚都是基礎(chǔ)實驗室里常見的實驗動物，很多腦科學(xué)領(lǐng)域的模式動物還會涉及到非人的靈長類動物，如狨猴、食蟹猴和恒河猴等。

1 食蟹猴（ Macaca fascicularis ） | Pixabay

2 非洲爪蟾（ Xenopus laevis ） | Wikimedia Commons, Chris Brown / Public domain

3 黑腹果蠅（ Drosophila melanogaster ） | Wikimedia Commons,

André Karwath aka Aka / CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

4 小家鼠（ Mus musculus ） | Wikimedia Commons,

George Shuklin / CC BY-SA 1.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0)

5 斑馬魚（ Zebrafish ）| Wikimedia Commons, Azul

這些模式動物都有什么共性呢？什么樣的動物才能成為合格的模式動物呢？

《實驗動物醫(yī)學(xué)》（ Laboratory Animal Medicine ）一書詳細(xì)地論述了實驗動物的發(fā)展歷史。早在公元前2000年，當(dāng)時的古巴比倫人和敘利亞人就保留了給動物手術(shù)、用藥的資料[3]。隨著時代的發(fā)展，模式動物的存在為揭示生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的秘密提供了不可或缺的幫助。模式動物在研究中的比重越來越大，模式動物的概念和選擇標(biāo)準(zhǔn)也越來越清晰。

并不是所有的動物都能成為模式動物的。在生命科學(xué)、醫(yī)藥健康領(lǐng)域研究中，與人類或其它稀有的被研究物種有極其相似的生理、病理特征，且易獲得、易操作的實驗動物才有資格作為模式動物。所以，模式動物的選擇標(biāo)準(zhǔn)主要是三點：

·有研究價值。 要與被研究物種有極其相似的生理、病理特征。相似性越高，研究價值越大；

·世代短，子代多，易于繁殖。 就像沒有人會選擇烏龜作為實驗動物一樣，實驗動物過長的壽命會給實驗者觀察帶來困難，嚴(yán)重拖緩實驗進(jìn)程。同時，子代多且易于繁殖也會大大降低實驗成本；

·易于進(jìn)行實驗操作。 不同的動物生理特點、解剖構(gòu)造大不相同，所以選擇動物來進(jìn)行實驗時，就要考慮到每種動物的特征。例如大鼠沒有膽囊，就不能選做膽囊相關(guān)的研究。

“貓和老鼠”

非常符合這三條標(biāo)準(zhǔn)的小鼠，早在17世紀(jì)時，就已成為實驗動物。

目前， 小鼠已是世界上研究得最為詳盡的哺乳類實驗動物 。小鼠基因組測序計劃已經(jīng)完成。小鼠和人類的基因非常相似，人類99%的基因都能在小鼠基因組中找到，而且同源性高達(dá)將近80%（指從演化角度看，具有相同祖先或者來源的基因）[9]。而且轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小鼠上已十分成熟，能將我們需要研究的目的基因片段導(dǎo)入小鼠基因組中，從而構(gòu)建我們需要的疾病小鼠模型。

重視小鼠，科學(xué)家也沒有忘掉貓貓。 貓也是一種非常優(yōu)秀的模式動物 。關(guān)于貓的疾病有豐富的獸醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)，有250種貓的遺傳疾病與人類的遺傳疾病類似,其中球形細(xì)胞腦白質(zhì)營養(yǎng)不良等18種已經(jīng)找到發(fā)病機(jī)制和對應(yīng)的治療方法 [6]。

貓是一種非常優(yōu)秀的模式動物 | 圖蟲創(chuàng)意

貓還是幾種 致命的人類病毒性疾病的研究模型 ，特別是貓艾滋病(FAIDS)，其病原體貓類免疫缺陷病毒（Feline Immunodeficiency Virus ，F(xiàn)IV)與引起人類AIDS的HIV病毒，在構(gòu)造及核甘酸的序列上具有相似性。這種病毒在14種自由放養(yǎng)的貓科動物中流行，包括家貓[4]。感染了貓艾滋病的貓咪也常會產(chǎn)生類似人類感染AIDS所引發(fā)的免疫不全等癥狀。

貓免疫缺陷病毒（FIV）和人免疫缺陷病毒（HIV） | 參考文獻(xiàn)[4]

此外，貓咪攜帶的貓白血病病毒、貓肉瘤病毒和貓冠狀病毒等，也為致病病毒的發(fā)現(xiàn)和其毒性模型的建立奠定了基礎(chǔ)。

但在解密人類基因組與疾病的關(guān)系上，研究貓的基因組具有比我們目前已知的更大的潛力和前景。今年7月發(fā)在《遺傳學(xué)趨勢》（ Trends in Genetics ）的一篇文章表明，在基因大小類似的基礎(chǔ)上，貓和人類的基因組相比狗或老鼠的基因組更加的保守，染色體重排更少。而且，與小鼠、大鼠、狗或豬等其他常見哺乳動物模型相比，基因在人類23對染色體上的分布與在貓19對染色體上的分布更相似。

正是由于 基因大小、數(shù)目、分布的高度相似性 ，研究貓的基因組可能會為我們解密基因“暗物質(zhì)”提供極大的幫助。就像占宇宙總質(zhì)量85%的未知物質(zhì)一樣，我們?nèi)祟惖幕蚪M中有95%的序列不編碼蛋白質(zhì)，也被形象地稱為基因“暗物質(zhì)”。

曾經(jīng)我們認(rèn)為這些序列屬于“垃圾”，因為這些序列不編碼蛋白質(zhì)，而只有蛋白質(zhì)才是生命活動的承擔(dān)者。然而研究表明， 許多疾病的發(fā)生和發(fā)展可能與這些不編碼蛋白質(zhì)的序列變化相關(guān) 。

例如，如果我們在與貓的斑狀白化病相關(guān)基因 KIT 周圍、不編碼蛋白質(zhì)的基因“暗物質(zhì)”里插入一段一定長度的、無意義的序列，就會影響 KIT 基因的正常表達(dá)，從而導(dǎo)致體內(nèi)不能正常產(chǎn)生黑色素并遷移。體內(nèi)黑色素的異常改變，會使貓咪獲得全白的毛發(fā)或者在貓的毛發(fā)中出現(xiàn)白色斑點。而且黑色素細(xì)胞還能幫助維持貓耳內(nèi)毛細(xì)胞周圍液體的高鉀水平，一旦黑色素異常，不能維持高鉀水平，耳內(nèi)毛細(xì)胞就會死亡，從而導(dǎo)致耳聾。所以即使是不直接編碼蛋白質(zhì)的基因“暗物質(zhì)”，我們也不能忽視它的改變可能會在調(diào)節(jié)生命活動的過程中發(fā)揮重要的作用。

除了疾病研究，貓神經(jīng)生物學(xué)研究的傳統(tǒng)課題中亦有貢獻(xiàn)。貓有許多與養(yǎng)育、防御、暗示和馴服等有關(guān)的奇怪行為，這些行為似乎也受到基因的影響[5]。

在諸多方面，貓都能成為一個優(yōu)秀的模式動物，有巨大的研究潛力。

善待實驗動物，關(guān)注動物福利

或許愛貓人士們從看到文章標(biāo)題時，就陷“為貓咪感到驕傲，又心疼貓貓要經(jīng)歷太多”的糾結(jié)心態(tài)中。但大家不要太擔(dān)心，以美國舉例，作為實驗動物的貓咪數(shù)量已從1974年的7萬4千多只，減少到了2019年的1萬8千多只。

在美國，每年用于研究的貓咪數(shù)量呈逐年下降趨勢 | 參考文獻(xiàn)[8]

而且現(xiàn)如今，維護(hù)實驗動物的福利已形成全球共識。每年的4月24日是“世界實驗動物日”, 前后一周則被稱為“實驗動物周”，世界各地的人們會舉辦各種活動，呼吁大家關(guān)注實驗動物的健康和福祉。此外，國際上認(rèn)可實驗動物的“3R”基本原則，即替代(Replace)、減少(Reduce)、優(yōu)化(Refine)。盡量用無知覺實驗材料替代活體動物，減少實驗動物用量，創(chuàng)造一個好的實驗環(huán)境或減少給動物造成的疼痛和不安。

群體飼養(yǎng)的貓咪更外向，更愿意與飼養(yǎng)者互動。安裝架子可以讓貓利用垂直和水平的空間，減少過度擁擠 | 參考文獻(xiàn)[6]

在我們看不到的地方，這些貓咪們默默地付出了許多。當(dāng)我們享受醫(yī)學(xué)科技發(fā)展帶來的福利時，不妨給家里的貓主子多加一把小魚干吧。

參考文獻(xiàn)

[1]Lyons L A. Cats–telomere to telomere and nose to tail[J]. Trends in Genetics, 2021.

[2]Fox J G. Laboratory animal medicine[M]. Elsevier, 2015.

[3]Troyer J L, Pecon-Slattery J, Roelke M E, et al. Seroprevalence and genomic divergence of circulating strains of feline immunodeficiency virus among Felidae and Hyaenidae species[J]. Journal of virology, 2005, 79(13): 8282-8294.

[4]Lin Y C, Torbett B E, Elder J H. Generation of infectious feline immunodeficiency virus (FIV) encoding FIV/human immunodeficiency virus chimeric protease[J]. Journal of virology, 2010, 84(13): 6799-6809.

[5]O’Brien S J, Johnson W, Driscoll C, et al. State of cat genomics[J]. Trends in genetics, 2008, 24(6): 268-279.

[6]Griffin B, Baker H J. Domestic cats as laboratory animals[J]. Laboratory animal medicine, 2002: 459.

[7]http://www.simm.cas.cn/kxcb/kxcb_kpwz/201704/t20170424_4779185.html

[8]https://navs.org/learn-more/cats-in-research/

[9]Waterston R H, Pachter L. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome[J]. Nature, 2002, 420(6915): 520-562.

作者：筱筱

編輯：悲催的鉈寶寶 酥魚

排版：洗碗