Las ratas de laboratorio o ratas de laboratorio son cepas de la subespecie de rata Rattus norvegicus domestica (rata doméstica noruega) que se crían y mantienen para investigaciones científicas . Aunque se utilizan con menos frecuencia para la investigación que los ratones de laboratorio , las ratas han servido como un importante modelo animal para la investigación en psicología y ciencia biomédica . [1]
En la Europa del siglo XVIII , las ratas marrones salvajes ( Rattus norvegicus ) proliferaban y esta infestación impulsó la industria de la captura de ratas. Los cazadores de ratas no sólo ganarían dinero atrapando a los roedores, sino también vendiéndolos como alimento o, más comúnmente, como cebo para ratas .
El cebo para ratas era un deporte popular que implicaba llenar un hoyo con ratas y cronometrar 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, en particular 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]
En Japón , existía 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 en todas partes del mundo realizado por un equipo dirigido por Takashi Kuramoto en la Universidad de Kyoto en 2012 mostró que los albinos descendían de ratas encapuchadas y que todos los albinos descendían 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 surgió como un producto de la cría de estas ratas encapuchadas fue el ancestro común de todas las ratas albinas de laboratorio que se utilizan en la actualidad. [3]
La rata encontró un uso temprano en la investigación de laboratorio en cinco áreas: WS Small sugirió que la tasa de aprendizaje podría medirse mediante 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 nutritivos de las ratas para determinar los detalles de la proteína. 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 que cerró 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]
La importancia histórica de esta especie para la investigación científica se refleja en la cantidad de literatura sobre ella: aproximadamente un 50% más que sobre ratones de laboratorio . [2] Las ratas de laboratorio son frecuentemente sometidas a disección o microdiálisis para estudiar los efectos internos en los órganos y el cerebro, como por ejemplo para el cáncer o la investigación farmacológica . Las ratas de laboratorio no sacrificadas pueden ser sacrificadas o, en algunos casos, convertirse en mascotas .
Las ratas domésticas se diferencian de las ratas salvajes (varias especies de Rodentia ) 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 las glándulas y los corazones son más pequeños.
Los científicos han criado muchas cepas o "líneas" de ratas específicamente para experimentación. La mayoría se derivan de la rata albina Wistar , que todavía se utiliza ampliamente. Otras cepas comunes son las ratas albinas Sprague Dawley , Fischer 344, [8] Holtzman, Long-Evans y Lister con capucha negra. También se encuentran disponibles cepas endogámicas , pero no se utilizan 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 manejables como sujetos de investigación genética , aunque todavía están por detrás de los ratones, que se prestan mejor a las técnicas de células madre embrionarias utilizadas típicamente 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 impulsó el desarrollo de técnicas de investigación genética aplicables a las ratas.
Un estudio de 1972 comparó neoplasias en Sprague Dawleys 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 los tumores testiculares menos uno ocurrieron en ratas de un solo proveedor. Los investigadores descubrieron que la incidencia de tumores en Sprague Dawleys de diferentes proveedores variaba tanto entre sí como entre otras cepas de ratas. Los autores del estudio "subrayaron 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 ratas de laboratorio con crema. [11] [12] [13] [14] [15] [16]
Los científicos también han dedicado tiempo a estudiar la termorregulación de la cola de la rata en la investigación. La cola de la rata funciona como un intercambiador de calor variable. El flujo sanguíneo de la cola permite que se produzca la termorregulación porque está bajo el control de los nervios vasoconstrictores simpáticos. [17] La vasodilatación ocurre cuando la temperatura de la cola aumenta, causando pérdida de calor. La vasoconstricción ocurre cuando la temperatura de la cola disminuye, lo que permite conservar el calor. La termorregulación en la cola de rata se ha utilizado para estudiar el metabolismo. [18]
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 las ratas, esto se logra mediante la endogamia . Al tener este tipo de población, es posible realizar experimentos sobre las funciones de los genes o realizar experimentos que excluyan las variaciones genéticas como factor. Por el contrario, las poblaciones " exógamas " se utilizan cuando genotipos idénticos son innecesarios o se requiere una población con variación genética, y estas ratas generalmente se denominan "estirpes" en lugar de "cepas". [19] [20]
La rata Wistar es una rata albina exógena. Esta raza fue desarrollada en el Instituto Wistar en 1906 para su uso en investigaciones biológicas y médicas, y es notablemente la primera rata desarrollada para servir como organismo modelo en una época en la que los laboratorios utilizaban principalmente el ratón doméstico ( Mus musculus ). Más de la mitad de todas las cepas de ratas de laboratorio descienden de la colonia original establecida por el fisiólogo Henry Herbert Donaldson , el administrador científico Milton J. Greenman y la investigadora genética y embrióloga Helen Dean King . [21] [22] [23]
La rata Wistar es actualmente una de las ratas más utilizadas para investigaciones de laboratorio. Se caracteriza por su cabeza ancha, orejas largas y una cola siempre menor que la longitud del cuerpo. Sprague Dawley y Long-Evans se desarrollaron a partir de Wistars. Los Wistars son más activos que otros como Sprague Dawleys. La rata espontáneamente hipertensa y la Lewis son otras cepas muy conocidas desarrolladas a partir de Wistars.
La rata Long-Evans es una rata exógena desarrollada por Long y Evans en 1915 mediante el cruce de varias hembras Wistar con un macho gris salvaje. Las ratas Long-Evans son blancas con capucha negra u ocasionalmente blancas con capucha marrón. Se utilizan como organismo modelo multipropósito , frecuentemente en investigaciones sobre el comportamiento, especialmente en investigaciones sobre el alcohol. Los Long-Evans consumen alcohol a un ritmo mucho mayor en comparación con otras cepas, por lo que requieren menos tiempo para estos estudios de comportamiento. [ cita necesaria ]
El Sprague Dawley es una raza exógena de rata albina de usos múltiples que se utiliza ampliamente en investigaciones médicas y nutricionales. [24] [25] [26] [27] Su principal ventaja es su tranquilidad y facilidad de manejo. [28] Esta raza de rata fue producida por primera vez por las granjas Sprague Dawley (que más tarde se convertirían en Sprague Dawley Animal Company ) en Madison, Wisconsin , en 1925. El nombre originalmente tenía un guión, aunque el estilo de la marca actual (Sprague Dawley, la marca registrada utilizado por Envigo ) no lo es. El tamaño medio de la camada de ratas Sprague Dawley es 11,0. [29]
Estas ratas suelen tener una cola más larga en proporción a la longitud de su cuerpo que las Wistars. Se utilizaron 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 un ritmo alto (y muy variable), se consideró que el diseño del estudio era defectuoso y sus hallazgos no estaban fundamentados. [30]
La rata biocriada (también conocida como rata biocriada propensa a la diabetes o rata BBDP) es una cepa endogámica que desarrolla espontáneamente diabetes autoinmune tipo 1 . Al igual que los ratones NOD , las ratas biocriadas 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. [31]
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 Facultad de Medicina de Dartmouth . Tiene una mutación genética natural que hace que los ejemplares sean incapaces de producir la hormona vasopresina , que ayuda a controlar la función renal. Henry Schroeder y el técnico Tim Vinton estaban criando ratas para uso en laboratorio, quienes notaron que la camada de 17 bebía y orinaba excesivamente.
Las ratas de laboratorio sin pelo proporcionan a los investigadores datos valiosos sobre sistemas inmunológicos comprometidos y enfermedades renales genéticas. Se estima que existen más de 25 genes que causan la calvicie recesiva en ratas de laboratorio. [32] Los más comunes se denominan rnu (Rowett desnudo), fz (borroso) y shn (cortado).
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. [36] La rata Lewis sufre varias patologías espontáneas: en primer lugar, puede sufrir una alta incidencia de neoplasias, lo que determina principalmente la esperanza de vida de la rata. Los más comunes son los adenomas de la hipófisis y los adenomas/adenocarcinomas de la corteza suprarrenal en ambos sexos, los tumores de la glándula mamaria 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 son de edad avanzada, en ocasiones desarrollan esclerosis glomerular espontánea. [36]
Las aplicaciones de investigación incluyen investigación sobre trasplantes, artritis e inflamación inducidas, encefalitis alérgica experimental y diabetes inducida por STZ. [37] [36]
La rata del Royal College of Surgeons (o rata RCS) es el primer animal conocido con degeneración de retina hereditaria. Aunque el defecto genético no se conoció durante muchos años, fue identificado en el año 2000 como una mutación en el gen MERTK. Esta mutación produce una fagocitosis defectuosa del epitelio pigmentario de la retina de los segmentos externos de los fotorreceptores. [38]
La rata temblorosa Kawasaki (SRK) es un mutante autosómico recesivo que tiene una breve deleción en el gen RELN (reelina). [39] Esto da como resultado una expresión reducida de la proteína reelina, esencial para la laminación adecuada de la corteza y el desarrollo del cerebelo . Su fenotipo es similar al del ratón carretero , ampliamente investigado . La rata temblorosa Kawasaki se describió por primera vez en 1988. [40] Esta y la rata Lewis son cepas bien conocidas desarrolladas a partir de ratas Wistar.
La rata Zucker fue criada como modelo genético para la investigación sobre 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 rata Zucker: una rata Zucker delgada, denominada rasgo dominante (Fa/Fa) o (Fa/fa); y la característicamente obesa (o gorda) rata Zucker o rata Zucker diabética y grasa (rata ZDF), que en realidad es un rasgo recesivo (fa/fa) del receptor de leptina , capaz de pesar hasta 1 kilogramo (2,2 libras), más de el doble del peso promedio. [41] [42] [43]
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 a un aumento tanto en el tamaño como en el número de células grasas . [44] La obesidad en las ratas Zucker está relacionada principalmente con su naturaleza hiperfágica y su hambre excesiva; sin embargo, la ingesta de alimentos no explica completamente la hiperlipidemia ni la composición corporal general. [42] [44]
Una rata knockout (también escrita como knockout o knock-out ) es una rata genéticamente modificada con un solo gen desactivado mediante 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, gracias a un trabajo financiado con 120 millones de dólares de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) a través del Rat Genome Sequencing Project Consortium , y al trabajo realizado por los miembros del Knock Out Rat Consortium (KORC). ). SAGE Labs está comercializando modelos knockout de enfermedad de ratas para la enfermedad de Parkinson , la enfermedad de Alzheimer , la hipertensión y la diabetes , utilizando tecnología de nucleasa con dedos de zinc .
rata con crema.
