Maklumat

Membuat model haiwan


Saya tertanya-tanya bagaimana seorang saintis di makmal dapat mengetahui jenis model haiwan yang hendak digunakan. Saya telah melihat kesan protein terhadap penyakit. Dan telah memikirkan cara-cara yang saya tahu ini telah dilakukan dalam penyelidikan lain- - penghapusan gen yang mengekod protein - masukkan GFP oleh Gene untuk protein yang meninggalkan gen utuh - atau masukkan gfp mengikut gen untuk protein menghapus gen Walau bagaimanapun, saya tidak kelihatan untuk memahami bagaimana seorang saintis memutuskan untuk memilih model tertentu?


Sekiranya anda melihat definisi organisma model kerana ini boleh didapati di Laman Utama Alam, ini menjelaskan banyak:

Organisme yang sesuai untuk mengkaji sifat, penyakit, atau fenomena tertentu, kerana masa penjanaannya yang pendek, ciri genom, atau kesamaan dengan manusia; contohnya adalah lalat, ikan, tikus atau babi, yang biologinya terkenal dan dapat diakses untuk kajian makmal.

Oleh itu, anda mahukan organisma, iaitu:

  • boleh dibiakkan dalam jumlah yang banyak
  • mempunyai masa penjanaan yang cukup pendek, jadi anda dapat menganalisis beberapa generasi daripadanya
  • disifatkan dengan baik
  • cukup dekat dengan organisma yang ingin anda pelajari lebih lanjut (kebanyakan: Manusia), sehingga penemuan dapat dipindahkan
  • boleh bermutasi dan mempunyai gen / protein / dll anda. minat
  • telah disusun secara lengkap

Selain pertimbangan umum ini, praktikal juga berperanan. Sekiranya anda tidak mempunyai kemudahan ikan, kemungkinan besar anda tidak akan mula menggunakan zebrafish sebagai model haiwan anda.

Sudah tentu ada lebih banyak syarat, lihat salah satu rujukannya.

Rujukan:

  1. Keperluan dan pemilihan model haiwan.
  2. Memilih model dan jenis haiwan yang sesuai: Menggunakan penyelidikan, maklumat dan jangkauan sebaik mungkin
  3. Prinsip Asas dalam Memilih Spesies Haiwan untuk Projek Penyelidikan

Model Haiwan

Masayuki Mizui, George C. Tsokos, dalam The Autoimmune Diseases (Edisi Kelima), 2014

Pengenalan

Model haiwan telah banyak memudahkan kajian penyakit autoimun sistemik, terutamanya lupus erythematosus sistemik (SLE) dan rheumatoid arthritis (RA), dan membantu mengembangkan rawatan baru yang rasional. Selain itu, tikus rawan autoimun telah berfungsi sebagai alat penting dalam kajian gen yang terlibat dalam ekspresi autoimun dan penyakit yang berkaitan. Gen yang memudahkan atau menghalang penyakit telah dikenal pasti dan ini seterusnya memudahkan kajian mengenai imunogenetik dan imunopatogenesis penyakit autoimun sistemik manusia. Etiologi kedua-dua SLE (Tsokos, 2011) dan RA (McInnes dan Schett, 2011) adalah heterogen dan rumit, tetapi model haiwan membawa pemahaman yang konsisten mengenai patogenesis penyakit. Model tikus penyakit autoimun sistemik dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis: spontan, manipulasi gen yang berasal, dan disebabkan.


Langkah pertama untuk menguji terapi

Klinik Cleveland adalah pusat perubatan akademik bukan keuntungan. Iklan di laman web kami membantu menyokong misi kami. Kami tidak menyokong Dasar produk atau perkhidmatan Klinik bukan Cleveland

Seorang pesakit didiagnosis dengan melanoma uveal. Berkat kemajuan terapi, enukleasi kini menjadi pilihan terakhir. Pasukan multidisiplin pakar oftalmologi dan ahli onkologi radiasi membuat rancangan untuk merawat pesakit dengan radioterapi yang disasarkan. Mereka memilih untuk menggunakan plak radioaktif, suatu rawatan yang dikenal sebagai brachytherapy, untuk menyampaikan radiasi dosis tinggi ke tumor.

Tumor mengecut dengan ketara. Walau bagaimanapun, pesakit mengalami komplikasi gangguan retinopati radiasi yang serius.

Memahami penyakit: Mengapa kita memerlukan model haiwan

Retinopati radiasi adalah istilah luas yang menggambarkan spektrum perubahan retina berikutan pendedahan radiasi.

Didefinisikan secara klasik oleh vaskulopati, retinopati radiasi biasanya berkembang enam bulan hingga tiga tahun selepas penyinaran. Ia bermula dengan kehilangan sel endotelial, yang menyebabkan oklusi kapal, kebocoran dan nonperfusi retina. Ketika penyakit itu berkembang, lapisan retina terganggu, seterusnya merosakkan penglihatan. Retinopati radiasi peringkat akhir dicirikan oleh neovaskularisasi okular yang disebabkan oleh iskemia.

Walaupun terdapat perkembangan penyakit, mekanisme patofisiologi yang mendasari retinopati radiasi tetap tidak jelas.

Rawatan merangkumi pengubahsuaian faktor risiko, seperti:

  • Mengehadkan jumlah dos radiasi yang dihantar ke tisu.
  • Suntikan intravitreal anti-VEGF dan / atau kortikosteroid.
  • Photocoagulation laser untuk mengehadkan neovaskularisasi.

Kejayaan sederhana telah dicapai dengan terapi ini. Namun, mereka gagal menangani kejadian sel dan molekul yang menyebabkan retinopati radiasi, dan strategi pencegahan tetap terhad.

Kekurangan mekanisme yang jelas dan pilihan rawatan khusus menunjukkan keperluan yang jelas untuk penyelidikan yang lebih mantap. Sama seperti vaskulopati retina lain seperti retinopati diabetes, penyelidikan retinopati radiasi dapat memanfaatkan penggunaan model haiwan yang sesuai - alat yang berguna dalam usaha memahami patologi penyakit.

Membuat model

Walaupun keberkesanannya hampir 95% dan digunakan sebagai rawatan lini pertama dalam banyak barah, brachytherapy plak episcleral biasanya dikaitkan dengan retinopati radiasi.

Oleh kerana tidak ada model haiwan retinopati radiasi yang disebabkan oleh brachytherapy, kami berusaha mewujudkannya. Ini adalah tujuan kami untuk menentukan tahap untuk kajian mekanistik yang lebih dan akhirnya menguji terapi yang menjanjikan dalam model yang paling dekat dengan pengalaman klinikal.

Beberapa faktor perlu dipertimbangkan ketika membuat model retinopati radiasi:

  1. Kaedah pentadbiran sinaran. Walaupun secara teknikalnya mencabar, kami memutuskan plak episleral radioaktif, kerana yang belum dijelaskan. Sebilangan besar model sebelumnya menggunakan sinaran sinar luaran dalam bentuk sinar-x.
  2. Jenis sinaran pengion. Pemancar yang digunakan menentukan daya penembusan dan tenaga yang dihantar ke tumor dan tisu sekitarnya.
  3. Dos sinaran. Dos yang lebih tinggi, diukur dalam warna kelabu (Gy), mengakibatkan kerosakan retina yang lebih besar segera setelah rawatan.
  4. Perbezaan anatomi okular antara spesies (Rajah 1). Faktor seperti saiz lensa dan seni bina vaskular boleh mempengaruhi perkembangan retinopati dalam model yang berbeza.

Rajah 1. Perbezaan anatomi okular antara pelbagai spesies mesti dipertimbangkan ketika membuat model retinopati radiasi.
Imej dari Ramos MS, Echegaray JJ, Kuhn-Asif S, et al. Model haiwan retinopati radiasi & # 8211 Dari teletherapy hingga brachytherapy. Exp Eye Res. 2019 Apr181: 240-251. Hak cipta 2019, dengan izin dari Elsevir.

Untuk membuat model kami, benih iodin-125 radioaktif 1 mm x 4 mm ditanamkan secara pembedahan di bahagian belakang limbus mata kiri tikus Lewis (Gambar 2). Dosis awal rawatan radiasi berlangsung selama enam jam, setelah itu benih dikeluarkan. Dos sebanyak 45 Gy pada jarak 1 mm dari biji dihantar. Dosis radiasi yang meningkat akan diberikan untuk mencari jarak optimum.

Gambar 2. Penempatan benih Iodin-125 radioaktif 1 mm x 4 mm ditanamkan secara pembedahan di bahagian belakang limbus mata kiri tikus Lewis.

Selama 12 bulan, tikus akan diikuti menggunakan tomografi koheren optik (OCT) dan angiografi fluorescein medan lebar (FA) untuk memantau penampilan retinopati (Gambar 3). Berdasarkan laporan sebelumnya yang menggunakan radiasi sinar luar, kebanyakan haiwan menunjukkan tanda-tanda retinopati (iaitu, pendarahan dot, bintik bulu kapas atau penipisan retina) kira-kira enam bulan selepas rawatan.

Gambar 3. Contoh gambar angiografi fluorescein medan lebar yang digunakan untuk memantau perkembangan retinopati akibat radiasi pada tikus Lewis.

Melangkah ke hadapan

Kajian rintis ini merupakan percubaan pertama pada retinopati radiasi yang disebabkan oleh brakytherapy plak episkeral pada model haiwan. Bersama dengan model yang sesuai, kaedah pengimejan yang relevan secara klinikal, seperti OCT dan FA medan luas, akan memungkinkan penilaian anatomi perbandingan in vivo lebih mudah dan klasifikasi perubahan retinopati yang disebabkan oleh radiasi.

Penyelidikan masa depan dapat menyelami lebih mendalam mengenai mekanisme patofisiologi yang berpotensi, seperti yang melibatkan jalur keradangan, leukosit, mikroglia dan apoptosis. Kajian ini akan memungkinkan pemahaman yang lebih baik mengenai retinopati radiasi dan pengembangan terapi penyakit yang lebih berkesan.

Ramos adalah juruteknik penyelidikan di Cole Eye Institute. Dr. Yuan adalah pakar retina. Dr. Singh adalah Pengarah Jabatan Onkologi Oftalmik.

Imej ciri: Foto fundus warna dari gambaran klinikal mata kiri yang terkena retinopati radiasi menunjukkan beberapa eksudat retina (bahan kuning) yang mengelilingi tumor yang disinari.

Imej dari Ramos MS, Echegaray JJ, Kuhn-Asif S, et al. Model haiwan retinopati radiasi & # 8211 Dari teletherapy hingga brachytherapy. Exp Eye Res. 2019 Apr181: 240-251. Hak Cipta 2019, dengan izin dari Elsevir.


Misi: pendemokrasian data

Seperti banyak kanak-kanak di seluruh dunia, Willian da Silveira bermimpi menjadi angkasawan. Ketika dewasa, dia beralih ke farmasi, yang membawanya ke biofizik dan biokimia dan akhirnya beralih ke bioinformatik. Semasa di Universiti Perubatan Carolina Selatan, impian lama dari masa mudanya di Brazil menjadi mengetuk. NASA tidak mencari angkasawan, tetapi penganalisis. Agensi ruang angkasa mengumpulkan data dari model organisma yang telah terbang ke angkasa, dan mereka mengundang ahli omics dan bioinformatik untuk melihat.

Da Silveira mendapat geran kecil dan beberapa transkriptom hati tikus. Segala-galanya kelihatan agak pelik - baginya, seolah-olah tikus itu menghidap diabetes. Da Silveira, sekarang di Queen's University Belfast, dan sekumpulan kolaborator yang berkembang dengan pelbagai bidang kepakaran dari institusi di seluruh AS menggali lebih banyak data omics dari lebih banyak tikus. Itu hampir luar biasa, da Silveira ingat, tetapi satu perincian terus muncul berulang kali. "Banyak perkara yang kami lihat berkaitan dengan metabolisme mitokondria," katanya.

Mitokondria - pusat kuasa sel, seperti kata pepatah - memberi kita dan semua eukariota lain ruang tenaga, nampaknya, menghilangkannya dengan cara disregulasi mitokondria, tanda-tanda yang jelas apabila pasukan menganalisis dan menjalankan simulasi berdasarkan data ekspresi gen murine. Dari tikus, mereka melihat angkasawan. Sudah tentu, ketika mereka mulai melihat mereka mendapati tanda-tanda bahawa fungsi mitokondria telah menjadi salah dalam sampel air kencing dan darah dari 59 angkasawan dan dalam kumpulan data NASA Twins Study, yang membandingkan angkasawan Scott Kelly dengan kembarnya yang berasal dari Bumi.

Hasilnya diterbitkan pada November tahun lalu Sel 3 (bersama 28 makalah dan ulasan biologi ruang angkasa lain di seluruh penerbitan Cell Press) dan mencadangkan tekanan mitokondria, yang dapat menyumbang kepada ketahanan insulin, penuaan pramatang, dan masalah kekebalan tubuh, adalah fenotip ruang yang berterusan yang dapat menjadi sasaran berharga untuk mengurangkan banyak penyakit yang berbeza yang disebabkan oleh hidup di mikrograviti dan dengan peningkatan pendedahan kepada radiasi.

Bagi da Silveira, impian yang mustahil kini menjadi kenyataan, berkat projek sains terbuka yang dikendalikan melalui Pusat Penyelidikan Ames NASA di California yang disebut GeneLab. "Saya tidak akan dapat berada di lapangan jika tidak untuk GeneLab," kata da Silveira. "Mereka membuat data dapat diakses oleh siapa saja di dunia."

Sejak April 2015, NASA telah menjadi tuan rumah kumpulan data omics dan data yang berkaitan dari misi organisma model dalam pangkalan data GeneLab (data bukan omics, sementara itu, telah diarkibkan di Ames Data Sains Ames Life (ALSDA), yang kini sedang berusaha untuk meningkatkan integrasinya dengan GeneLab 4). Ini termasuk transkriptom, proteom, epigenom, metagenom, dan metabolom untuk sistem model termasuk tumbuhan, mikroba, dan haiwan. Data telah dihasilkan dan dikongsi oleh PI serta dihasilkan dari analisis dalaman mengenai tisu yang diarkibkan dari Program Perkongsian Biospecimen Biologi Angkasa NASA dan Koleksi Ilmiah Institusi Biologi NASA. Sehingga April 2021, GeneLab mengandungi 316 set data omics yang sepenuhnya percuma untuk dimuat turun oleh sesiapa sahaja di dunia. Ini adalah tindakan pendemokrasian data, kata Pengurus Projek Sylvain Costes.

Kedua-dua GeneLab dan ALSDA adalah pangkalan data yang mematuhi FAIR (Cari, Boleh Diakses, Boleh Beroperasi, dan Boleh Digunakan Semula) yang direka untuk tersedia secara terbuka. Usaha sedemikian biasanya melibatkan sedikit perubahan budaya, tetapi PI yang terlibat dengan misi ruang angkasa memahami nilai "GeneLab mendapati bahawa PI mereka ingin berkongsi data mereka, kerana mereka memahami bahawa setelah eksperimen asal mereka dijalankan, kumpulan data tersebut - kerana mereka adakah penerbangan ruang angkasa relevan - sangat berharga, "kata Ryan Scott, seorang saintis di Ames yang bekerja di KBR.

Pada tahun-tahun awalnya, data omics itu sedikit mentah dan memerlukan beberapa kepakaran bioinformatik untuk memproses dan menganalisis, yang dapat dilakukan dengan cara yang sedikit berbeza. Walau bagaimanapun, piawaian telah terbentuk untuk membantu sesiapa sahaja - tanpa mengira latar belakangnya - menggunakan kembali data omics yang diambil dari model penerbangan angkasa lepas.


Cara Membuat Sel Haiwan untuk Projek Sains

Artikel ini dikarang bersama oleh Bess Ruff, MA. Bess Ruff adalah pelajar PhD Geografi di Florida State University. Dia memperoleh gelar MA dalam Sains dan Pengurusan Alam Sekitar dari University of California, Santa Barbara pada tahun 2016. Dia telah menjalankan kerja tinjauan untuk projek perancangan spasial laut di Caribbean dan memberikan sokongan penyelidikan sebagai rakan siswazah untuk Kumpulan Perikanan Berkelanjutan.

Terdapat 7 rujukan yang dipetik dalam artikel ini, yang terdapat di bahagian bawah halaman.

Artikel ini telah dilihat 165,319 kali.

Sel adalah salah satu unsur penting bagi organisma hidup. Sekiranya anda belajar biologi di sekolah, guru anda mungkin meminta anda membuat model sel haiwan anda sendiri untuk membantu anda memahami bagaimana sel berfungsi. Anda mungkin juga ingin membina model sel sebagai sebahagian daripada pameran sains. Dengan beberapa bahan mudah, anda boleh membina sel haiwan anda sendiri untuk membantu mengukuhkan pengetahuan anda dan mengajar orang lain.


Pengarang Tetamu Utama Nelson S. Yee

Nelson S. Yee adalah Penolong Profesor Perubatan dalam Hematologi-Onkologi di Pennsylvania State University. Dia menamatkan MD dan PhD di Cornell University dan Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, dan sebelumnya dia pernah bekerja di University of Pennsylvania dan University of Iowa. Dia sekarang bekerja terutamanya pada saluran ion pada barah menggunakan model zebra dan tikus serta mengembangkan terapi dan biomarker pada pesakit dengan penyakit ganas. Dr. Yee adalah pengarang atau pengarang bersama 40 makalah yang diterbitkan dan telah membentangkannya di 30 persidangan, dan memegang janji editorial di Clinical Cancer Drugs, Molecular & # x00026 Cellular Oncology, Annals of Hematology & # x00026 Oncology, Biomarkers & # x00026 Diagnosis , Pemberitahuan Penyelidikan Ilmiah Antarabangsa, Pengklonan & # x00026 Transgenesis, Kemajuan dalam Biologi, dan Gangguan Genetik & # x00026 Terapi Gen.


Bahan dan Kaedah

Statistik OMIM

Statistik untuk pertanyaan teks bebas rekod OMIM diperoleh pada 2/6/2009 (Jadual 1). Statistik bilangan rekod gen OMIM dengan fenotip yang berkaitan diperoleh dengan melakukan pertanyaan di OMIM untuk sebarang rekod gen (* atau +) dengan penyaring memilih rekod dengan deskripsi varian alelik dan / atau sinopsis klinikal. Statistik peratusan catatan fenotip / penyakit OMIM dengan asas genetik molekul yang diketahui diperoleh dari jadual statistik OMIM di http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/mimstats.html, dengan membahagikan kiraan untuk rekod dengan "Deskripsi fenotip, molekul diketahui" dengan jumlah rekod fenotip (statistik pada 8/10/2009).

Pemilihan Gen / Rekod untuk Anotasi

Gen manusia dari OMIM dipilih pertama berdasarkan peringkat oleh mereka yang mempunyai homolog mutan yang dikenali dan dijelaskan di Danio rerio dan Drosophila melanogaster, kemudian dengan jumlah keterangan terperinci alel terbesar di OMIM. Kami memilih 11 gen berikut untuk dijelaskan dari rekod OMIM mereka: ATP2A1 (108730), EPB41 (130500), EXT2 (608210), EYA1 (601653), FECH (177000), PAX2 (167409), SHH (600725), SOX9 (608160), SOX10 (602229), TNNT2 (191045), dan TTN (188840). EYA1, PAX2, SOX9, SOX10, dan TTN dipilih untuk dirakam oleh tiga kurator bebas untuk menguji ketekalan anotasi (akan diterbitkan di tempat lain). Apabila catatan gen OMIM merujuk kepada catatan penyakit, anotator akan menangkap sebanyak mungkin maklumat fenotip umum mengenai penyakit itu.

Perisian dan Penyimpanan Anotasi

Kami menulis istilah ontologi yang diawali dengan nama singkatan ontologi yang disediakan pada awal makalah ini. Kami menggunakan ZFA: usus sebagai ganti ZFA: 0000112 untuk tujuan keterbacaan. Bentuk perhitungan yang dapat dihuraikan sebenarnya akan menggunakan ID berangka.

Semua anotasi OMIM dibuat dengan perisian Phenote [24], menggunakan konfigurasi "manusia". Ini termasuk ontologi berikut: CL, CHEBI, FMA, GO, dan EDHAA untuk pemilihan entiti, dan PATO untuk pemilihan kualiti. Semua anotasi direkodkan dengan asalnya diberikan kepada pengenal PubMed (PMID) untuk penerbitan asal seperti yang disenaraikan dalam rekod OMIM. Ontologi dikemas kini setiap hari semasa anotasi, dan sebarang anotasi terhadap istilah usang diselaraskan sebelum analisis. Anotasi, bersama dengan ontologi rujukan, yang dianalisis untuk makalah ini boleh didapati di URL stabil: http://obo.svn.sourceforge.net/viewvc/obo/phenotype-commons/annotations/OMIM/archive/2009/.

Sumber Anotasi Tambahan

Anotasi fenotip tambahan diambil untuk perbandingan spesies silang dari MGI [33], ZFIN [13], GAD [63], gen NCBI [64], dan homologene [65] pada bulan September 2008. Ontologi yang digunakan dalam analisis dimuat turun dari Repositori Foundry OBO [66] pada bulan Ogos 2008: BP-XP-UBERON (Disember 2008), ChEBI, CL, DO, DO-XP-FMA, EDHAA, FMA, GO-BP, GO-CC, GO-MF, MA, MP-XP, PATO, SO, UBERON, ZFA, dan ZFS. Untuk menghubungkan anotasi silang spesies yang dibuat dengan ontologi anatomi spesies (ssAOs), kami membuat "Uber-ontologi," UBERON, untuk mengisi jurang antara Ontologi Rujukan Anatomi Umum (CARO) [67] dan ssAOs. Versi pertama UBERON dihasilkan secara automatik dengan menyelaraskan ssAOs yang ada dan ontologi rujukan anatomi, dan kemudian disusun secara manual secara manual. Ontologi yang dirujuk termasuk: FMA, MA, EHDAA, ZFA, TAO, NIF, GAID, CL, XAO, MAT, FBbt, AAO, BILA, WBbt, dan CARO. Maklumat tambahan boleh didapati di [17] dan [16]. Semua ontologi dimasukkan ke dalam OBD, bersama dengan penjelasan dari sumber yang disenaraikan dalam Jadual 4.

Berakal

Penalaran dilakukan berdasarkan gabungan anotasi, ontologi, dan pemetaan ontologi. Kami menggunakan OBD RuleBasedReasoner untuk menghitung penutupan hubungan transitif dan untuk mengira hubungan penggabungan yang disimpulkan antara penerangan EQ [28].

Analisis

Analisis fenotip dilakukan menggunakan Sistem OBD [28] yang menerapkan sejumlah metrik kesamaan, yang dijelaskan sebagai berikut. Semua metrik kesamaan didasarkan pada grafik yang beralasan, dan anotasi disebarkan ke hierarki penerapan.

Sebilangan besar metrik ini menggunakan IC (Persamaan 1) istilah atau fenotip EQ (secara kolektif disebut keterangan), yang merupakan log negatif kebarangkalian keterangan itu digunakan untuk memberi penjelasan pada gen, alel, atau genotip (secara kolektif disebut ciri). di mana kebarangkalian penerangan adalah bilangan ciri yang dijelaskan dengan keterangan tersebut melebihi jumlah ciri dalam pangkalan data (Persamaan 2):

Di sini anotasipenerangan menunjukkan bilangan ciri yang sesuai dengan penerangan, setelah penaakulan dilakukan. Ini bermaksud bahawa keterangan yang sangat umum, seperti "morfologi struktur anatomi," yang menggunakan banyak perihalan yang lebih spesifik, dapat diterapkan pada sejumlah besar fitur dan dengan demikian memiliki IC yang rendah.

Maksimum

Maksimum diperoleh dengan mengambil semua keterangan yang dikongsi oleh sepasang ciri dan mencari keterangan dengan IC tertinggi. Ini mungkin pencocokan tepat, atau mungkin deskripsi penjumlahan yang disimpulkan oleh penaakulan. Satu ciri skor maxIC ialah ia dapat menyembunyikan sumbangan anotasi yang tidak terdapat dalam himpunan maksimum. Skor ini setara dengan varian “maksimum” kesamaan Resnick, seperti yang dijelaskan dalam [18].

Metrik ini cuba memadankan setiap keterangan yang diberi penjelasan langsung dalam satu ciri dengan keterangan yang diberi penjelasan langsung dalam ciri yang lain. Setiap keterangan yang diberi penjelasan langsung di dibandingkan dengan semua keterangan d ’1, d ’2, ... dalam ciri lain yang dibandingkan. Penerangan penggabungan umum yang paling spesifik (tertinggi) dijumpai, dan set unik ini disebut pelanggan biasa. ICCS adalah IC rata-rata semua pelanggan biasa dalam kumpulan unik ini.

Ukuran ini ditunjukkan dalam Rajah 4 di mana triptych tengah menunjukkan pelanggan biasa. Metrik ICCS dijelaskan dalam [28] dan belum dijelaskan sebelumnya untuk pengetahuan kami. Ini dapat dianggap sebagai komposisi ukuran Resnick rata-rata dan maksimum seperti yang dijelaskan dalam [18].

Simik

Memandangkan dua profil fenotipik, contohnya profil fenotipik dua gen, atau dua genotip, atau dua profil yang dihasilkan oleh dua kurator yang memberi penjelasan mengenai genotip yang sama, kita dapat menghitung jumlah skor IC untuk (a) keterangan fenotip EQ yang diadakan persamaan (persimpangan) dan (b) gabungan keseluruhan deskripsi fenotip EQ (penyatuan). Melihat nisbah kedua jumlah ini (jumlah yang dibahagikan dengan jumlah keseluruhan), kita dapat memperoleh ukuran seberapa mirip kedua profil fenotipik itu, dengan fenotip yang serupa dengan skor 1. Ukuran simik digambarkan dalam (Persamaan 3).

Di sini sebiji p menunjukkan jumlah set penerangan yang boleh digunakan hlm, termasuk penjelasan penjumlahan. Sebagai contoh, diberikan dua genotip, hlm dan q, simic diperoleh dengan membahagikan jumlah IC untuk semua keterangan yang sama dengan jumlah semua keterangan dalam kesatuan. Di sini, deskripsi merangkumi deskripsi sebenar yang digunakan dalam profil, dan semua deskripsi penjumlahan sebagaimana ditentukan oleh penaakulan. Metrik ini menghukum nod yang mempunyai anotasi yang berbeza.

Kami menggunakan satu metrik kesamaan tambahan, simJ, yang tidak menggunakan ukuran IC. SimJ antara dua profil adalah nisbah antara jumlah keterangan yang sama dengan jumlah keterangan dalam kedua-dua profil tersebut. Ini juga disebut "indeks Jaccard" atau "pekali kesamaan Jaccard." Bilangan keterangan yang sama disebut simTO dalam [18]. SimJ (Persamaan 4) adalah varian simTO yang dinormalisasi:

Perbandingan Gen

Perhatikan bahawa untuk perbandingan antara dua gen, semua anotasi yang dibuat kepada genotip heterozigot dan homozigot pertama kali disebarkan ke alel tunggal (atau kedua-duanya, jika diketahui), dan kemudian disebarkan kepada induk gen mereka. Anotasi genotip yang digunakan dalam setiap pertanyaan dikecualikan dari latar belakang yang ditetapkan dalam mengira skor keseluruhan (Gambar 5).

Untuk perbandingan alel-ke-alel, kami mengira setiap metrik untuk semua kombinasi alel berpasangan. Skor persamaan antara sepasang alel disusun ke dalam kumpulan intra-gen (gen yang sama) dan antara-gen (gen yang berbeza), dan skor min bagi setiap gen dibandingkan. Kepentingan perbezaan antara skor min bagi setiap gen dikira menggunakan Pelajar dua ekor t-test.

Untuk zebrafish shha pertanyaan, kami juga membandingkan gen ini dengan semua gen zebrafish lain (2,908 gen dalam jumlah keseluruhan). Untuk pertanyaan antara spesies, kami membandingkan secara menyeluruh setiap gen dengan semua gen lain menggunakan simJ dan kemudian mengira semua metrik di 250 teratas.


Mengapa ujian manusia gagal

Artikel berkaitan

Pada 26 Oktober 2006, pada hari pembukaan Kongres Dunia Bersama untuk Strok di Cape Town, Afrika Selatan, berita mengecewakan tersebar dengan cepat di kalangan peserta: Percubaan klinikal Tahap III kedua untuk NXY-059 telah gagal. Ubat itu, agen perangkap putaran radikal bebas untuk strok iskemia, telah dinanti-nantikan sebagai agen neuroprotektif yang berjaya bagi pesakit strok. Oleh kerana pembangun ubat, AstraZeneca, mengeluarkan siaran akhbar yang melaporkan berita tersebut, e-mel diedarkan dengan cepat di dalam komuniti penyelidik strok, banyak dengan baris subjek, "Adakah anda pernah mendengar berita buruk itu?"

"Kami optimis bahawa ini adalah ubat strok baru," kata Marc Fisher, pengarah program strok di Pusat Perubatan Universiti Massachusetts, yang berada di persidangan di Cape Town. "Kami.

Kecewa doktor dan penyelidik strok akut, kompaun menunjukkan keberkesanan terhad dalam neuroproteksi berbanding plasebo. Sebagai gantinya, NXY-059 bergabung dengan keluarga lebih daripada selusin agen neuroprotektif yang gagal, termasuk antagonis glutamat, penyekat saluran kalsium, agen anti-radang, agonis GABA, antagonis opioid, faktor pertumbuhan, dan ubat-ubatan mekanisme lain. Semua telah mencapai ujian klinikal Tahap III dan gagal melakukan apa yang disarankan oleh ujian model haiwan mereka: menghentikan aliran nekrosis sekiranya berlaku strok, dan melindungi sel-sel otak yang masih ada.

Bahawa NXY-059 telah menjadi mangsa nasib yang sama, terutama sekali mengecewakan kumpulan meja bulat strok yang, pada tahun 1999, secara langsung menangani pemutusan antara model haiwan untuk strok dan percubaan manusia yang sejenis. Kumpulan ini telah membuat satu set panduan yang bertujuan untuk menyeragamkan jalan terapi strok. Semasa perkembangannya, NXY-059 telah menjadi anak posternya. "Ubat ini disambut sebagai ubat pertama yang mengikuti standard," kata Sean Savitz, penolong profesor neurologi di Harvard Medical School. "Tetapi itu tidak berlaku."

"Sangat mengecewakan kita semua kerana gagal, dan ia benar-benar gagal," kata Sid Gilman, pengarah Pusat Penyelidikan Penyakit Michigan Alzheimer di Jabatan Neurologi di University of Michigan, dan salah seorang perunding untuk AstraZeneca mengenai reka bentuk klinikal Tahap III.

Sekiranya hasil percubaan Stroke Acute Ischemic NXY Treatment (SAINT) adalah anomali, penyiasat mungkin baru saja menolaknya. Tetapi tidak: Hampir separuh daripada semua entiti molekul yang terlibat dalam pembangunan gagal, menurut Janet Woodcock, timbalan pesuruhjaya Pentadbiran Makanan dan Dadah. "Tidak ada keraguan tentang tidak adanya kesan [dari NYX-059], dan itu mempersoalkan banyak kajian lain mengenai strok, dan seberapa baik model haiwan itu?" kata Gilman. "Banyak agen kelihatan berkesan dalam model haiwan dan gagal dalam percubaan manusia."

Kerana kegagalan ini, ratusan juta dolar, dan pendekatan berpotensi untuk rawatan strok, telah hilang. Kegagalan NXY-059 mungkin telah menghentikan usaha mencari agen neuroprotektif, sekurang-kurangnya untuk beberapa waktu. "Percubaan ini telah membuat kajian strok beracun," kata Gilman. "Saya ragu bahawa pelabur ingin melabur dalam percubaan strok klinikal untuk sementara waktu." Kesalahan, nampaknya, mungkin terletak pada penggunaan model haiwan.

Pada tahun 1998, Fisher terbang dari Boston ke Jerman untuk membantu sebuah syarikat ubat, bersama dengan akademik yang mengkhususkan diri dalam pemodelan haiwan, untuk memeriksa dua set hasil percobaan klinikal untuk rawatan stroke baru yang gagal. Mereka mahu membongkar di mana mereka salah. (Fisher menolak untuk mendedahkan syarikat dan percubaan yang terlibat.)

Dalam penerbangan kembali, terpikir oleh Fisher bahwa kekacauan yang dihadapi oleh bidang penelitian selama bertahun-tahun mungkin mendapat manfaat dari jenis pertemuan yang baru saja dia hadiri: industri dan akademisi berkolaborasi untuk mengembangkan praktik standard. Pada tahun berikutnya, Fisher mengadakan kumpulan Meja Bulat Industri Akademik Terapi Strok (STAIR) pertama yang membuat satu set cadangan untuk pengembangan ubat strok praklinikal dan klinikal. Dari segi praklinikal, beberapa cadangan nampak jelas: Ubat kandidat harus dinilai pada tikus dan juga ujian buta spesies haiwan yang lebih tinggi harus dilakukan ujian harus dilakukan pada kedua-dua jantina dan pada usia haiwan yang berbeza-beza dan semua data, baik positif dan negatif, harus diterbitkan.

Kira-kira 26 juta haiwan digunakan untuk penyelidikan setiap tahun di Amerika Syarikat dan Kesatuan Eropah, menurut anggaran oleh Research Defence Society di United Kingdom. Walau bagaimanapun, jumlah prosedur haiwan telah dikurangkan separuh selama 30 tahun terakhir, mungkin disebabkan oleh kawalan yang lebih ketat, peningkatan kesejahteraan haiwan, dan kemajuan ilmiah.

Namun, tidak seperti ujian klinikal manusia, tidak ada standard amalan terbaik untuk ujian haiwan. STAIR adalah usaha komuniti penyelidikan strok untuk standardisasi. NXY-059 adalah agen neuroprotektif pertama yang dikembangkan di bawah naungan garis panduan STAIR, walaupun pelaksanaan pedoman tersebut mungkin hanya bermanfaat. Khususnya, seperti yang ditulis oleh Savitz dalam artikel yang diterbitkan dalam talian di Neurologi Eksperimental pada bulan Mei, ujian praklinikal mempunyai beberapa lubang, termasuk ketahanan statistik dan cara hasilnya diterjemahkan ke dalam reka bentuk klinikal. 1

Masalah utama, tulis Savitz, adalah pengacakan dan bias. Dalam penilaian awal NXY-059 pada model iskemia fokal tikus, laporan tidak mengatakan sama ada penyelidik telah dibutakan mengenai pentadbiran ubat, ujian tingkah laku, dan analisis histologi. Hasil dari kajian tikus dicampur, menunjukkan berbagai pengurangan ukuran infark serebral dalam berbagai selang waktu. Walau seberapa positif hasilnya, Savitz mencatat, kekurangan kekuatan statistik yang jelas membuat keputusan menjadi dipertanyakan. Laporan seterusnya mengenai kesan NXY-059 pada model embolik arnab menunjukkan penurunan infark sebanyak 35% setelah 48 jam, tetapi tidak menunjukkan sama ada analisis statistik, ujian buta, pengukuran fisiologi, pemantauan aliran darah, atau penilaian tingkah laku selesai.

AstraZeneca berpendapat bahawa ujian haiwan praklinikal dan fasa klinikal SAINT mematuhi garis panduan STAIR: "Reka bentuk ujian SAINT adalah baik dan dipertimbangkan dengan baik berdasarkan bukti kuat untuk perlindungan saraf yang ada di seluruh model dan spesies yang diuji pada masa itu. , "menurut kenyataan yang dihantar ke Saintis sebagai tindak balas kepada kertas Savitz. Gilman, juga ketua pengarang Neurologi Eksperimental, mengatakan dia tidak mengetahui adanya respons rasmi yang dibuat atau dikemukakan oleh AstraZeneca.

"Banyak agen kelihatan berkesan dalam model haiwan dan gagal dalam percubaan manusia."
- Sid Gilman

Masalah statistik yang mempengaruhi beberapa ujian praklinikal NXY-059 adalah perkara biasa pada model haiwan. Tinjauan kertas berdasarkan model haiwan mendapati kesilapan dalam kira-kira separuh, menurut Michael Festing, saintis haiwan makmal yang baru bersara di Majlis Penyelidikan Perubatan UK dan ahli lembaga Pusat Nasional untuk Tiga Rs (penggantian, penyempurnaan, dan pengurangan NC3R) , sebuah organisasi yang menganjurkan penggunaan lebih sedikit haiwan dalam penyelidikan dan memperkemaskan ujian haiwan semasa. "Sama ada kesimpulan yang cukup serius sehingga kesimpulannya tidak sah boleh diperdebatkan," kata Festing.

Bahkan banyak kes eksperimen haiwan yang berjaya menyebabkan rawatan berkesan untuk tekanan darah tinggi, asma, penolakan transplantasi, dan vaksin polio, difteria, dan batuk rejan semuanya dilakukan tanpa kaedah pengujian standard.

"Orang tidak melaporkan jika kajian dilakukan secara rawak," kata Ian Roberts, profesor epidemiologi di London School of Hygiene and Tropical Medicine. How animals are selected, or whether assessments were blind, are rarely included in the methods and thus create a potential for bias. "Imagine a cage of 20 rats, and you've got a treatment for some," explains Roberts. "So you stick your hand in a cage, and pull out a rat. The rats that are the most vigorous are hardest to catch, so when you pull out 10 rats, they're the sluggish ones, the tired ones, they're not the same as the ones still in the cage, and they're the control. Immediately there's a difference between the two groups."

The NC3Rs, in cooperation with the National Institutes of Health, is surveying a group of 300 papers, half from the United Kingdom, half from the United States, for their statistical quality in mouse, rat, and primate model studies. Researchers hope that by fall they will have a report describing how well (or not) the studies were randomized and whether they used the correct statistical methods. In an initial pilot study of 12 papers conducted in 2001 for the Medical Research Council, Festing reported: In six of the papers the number of animals used wasn't clear only two of the papers reported randomization and only six of the papers specified the sex of the animals tested. (For more on how gender can influence results, see "Why Sex Matters".)

Statistics aren't the only problem. Methodology is arbitrary, replication is lacking, and negative results are often omitted. A report in Academic Emergency Medicine by Vik Bebarta et al. in 2003 showed that animal experiments where randomization and blind testing are not reported are five times more likely to report positive results. 2 In a December 2006 paper in the Jurnal Perubatan Britain, Pablo Perel et al. showed that in six clinical trials for conditions including neonatal respiratory distress syndrome, hemorrhage, and osteoporosis, only three of the trials had corresponding animal studies that agreed with clinical results. 3 The authors attribute this discrepancy to poor methodology (i.e., bias in the animal models) and the failure of the models to mimic the human disease condition.

The difficulties associated with using animal models for human disease result from the metabolic, anatomic, and cellular differences between humans and other creatures, but the problems go even deeper than that.

When experimenting in animals researchers often use incorrect statistical methods, adopt an arbitrary methodology, and fail to publish negative results.

One of the major criticisms of the NXY-059 testing was the lack of correlation between how the effects of the drug were monitored in animals versus in humans. In the rodent model, researchers induced an ischemic event, administered the drug at various time intervals, and measured the size of the infarction. During the clinical trials, however, the drug's effect was evaluated in stroke patients using behavioral indicators such as the modified Rankin scale and NIH stroke severity (NIHSS) scale. In the primate tests the behavior assessments were based on a food-reward system, showing that NXY-059 did not improve left arm weakness in the aftermath of a stroke. "Even if we accept that NXY-059 does improve arm weakness," writes Savitz, "how would such a finding translate to human acute stroke studies that use the modified Rankin scale and NIHSS scores as primary outcome measures?" Indeed, some consider the two phases of testing, from animal to human, completely out of whack, and that only by statistical fluke was SAINT I, the first clinical trial, deemed a success.

Some say that animal research is best when targeted at specific mechanisms of action. "Animals are better used for understanding disease mechanism and potential new treatments, rather than predicting what will happen in humans," says Simon Festing, executive director of RDS (and son of Michael Festing). RDS is a UK organization that advocates the understanding of animal research in medicine. "The 2001 Nobel Prize in medicine involved sea urchins and yeast, organisms that evolved apart from humans by millions of years," says the younger Festing. "And yet, they are ideal models for studying cell divisions ? research that is being used in cancer therapeutics in humans now."

For specific models of human disease, Simon Festing adds, the farther away from the human species the animal studies get, the less predictive the model will be. For example, researchers studying some conditions, including Parkinson disease, have established a clear animal model. The primate model displays symptoms similar to human symptoms, whereas a mouse model may not be able to show the distinct tremor in the limbs. While this difference in essence relates back to fundamental anatomic variation among the various species, finding the best model is inherently difficult.

"The choice of animals is rather narrow," says Michael Festing. "There are 4,000 species of rodents, but we use only three or four of them. Then there's a shortage of anything that's not rodents, and in some cases we're restricted to dogs and cats ? which are a problem from the ethical point of view ? and primates, also a problem from the ethical point of view. So [choosing the right animal model is] sort of done by default: Eliminate the ones that are not suitable and choose from what's left."

Perhaps because of its abundance and short gestation, the mouse has become the flagship of animal testing, especially useful with genetic modifications, gene knockouts, and knockins. In 2003, NIH launched the Knockout Mouse Project (KOMP) and has awarded more than $50 million with the goal of creating a library of mouse embryonic stem cells lines, each with one gene knocked out.

Nonetheless, even genetically manipulated mice have their problems. The current knockout mouse model for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) may be completely wrong, according to John Trojanowski at the University of Pennsylvania School of Medicine. He and colleagues recently showed that two versions of the disease, sporadic and hereditary, are biochemically distinct, and that a different mechanism controls the disease in each case. 4 In hereditary ALS the disease is associated with a mutation (SOD-1), whereas the sporadic cases are associated with the TDP-43 protein. Until now, research has focused primarily on SOD-1 knockout mice, with virtually no success in human trials. The new findings relating to the TDP-43 protein suggest that the SOD-1 knockout model for ALS could be wrong. "There was this nagging doubt" about the validity of the current models, Trojanowski says. "And there may be a whole new pathology characteristic, so we need models based on TDP-43."

A recent study at the Massachusetts Institute of Technology shows distinct differences between gene regulation in humans and mouse liver ? particularly how the master regulatory proteins function. 5 In a comparison of 4,000 genes in humans and mice, the researchers expected to see identical behavior ? that is, the binding of transcription factors to the same sites in most pairs of homologous genes. However, they found that transcription factor binding sites differed between the species in 41% to 89% of the cases.

Many of the underlying limitations associated with mice models involve the inherent nature of animal testing. The laboratory environment can have a significant effect on test results, as stress is a common factor in caged life. Jeffrey Mogil, a psychology researcher at McGill University in Quebec, demonstrated last year that laboratory mice feel "sympathy pains" for their fellow labmates. In other words, seeing another mouse in distress elevates the amount of distress the onlooker displays. The average researcher, when testing for toxicity effects in mice for example, likely assumes that they are starting at a pain baseline, when in truth the surrounding environment is not benign and can significantly affect results, Mogil says.

Choosing the right animal model is "sort of done by default: Eliminate the ones that are not suitable and choose from what's left." -Michael Festing

In new research, Mogil's group is demonstrating that the very presence of a lab researcher can alter behavior in mice. "The surprising thing is that these effects are visual, not auditory or olfactory," he says. "It's a huge surprise. Most people think [mice] are mostly blind anyway. I'm being convinced that the visual world of the mouse is a lot richer than expected."

Although the failure of NXY-059 may be one insult too many for clinicians and patients eagerly awaiting a neuroprotective agent, some experts feel that this hurdle is far from being the final chapter. Whether they blame weak animal test standardization, poor clinical design, or inadequate statistical analysis, questions often return to the NXY-059 itself as an indicator for the future of neuroprotection. "This drug is known to have antioxidant effects, but it was never shown what its mechanism was on the brain. Early studies were only hinting at possibilities," Savitz says.

In a field where much work is concentrating on nitrone-based spin trap agents, NXY-059 became the parent compound. But it's clear that it wasn't the answer. "The drug probably isn't a good drug to begin with," says Myron Ginsberg, professor of neurology and clinician at the University of Miami School of Medicine. Despite NYX-059's disappointing failure, other neuroprotective options are still in the pipeline. Ginsberg is in the early stages of working on albumin as a neuroprotective therapeutic, and researchers are also considering hypothermia as a way of preserving brain cells after ischemic stroke. "The fact that this drug failed, Ginsberg says, "doesn't say anything about the potential for neuroprotection [in the future.]."


For further information, please contact

Kasper Kjær-Sørensen, PhD
Department of Molecular Biology and Genetics
Aarhus University
kks@mbg.au.dk - +45 5144 6497

Claus Oxvig, Professor
Department of Molecular Biology and Genetics
Aarhus University
co@mbg.au.dk - +45 3036 2460

Aage Kristian Olsen Alstrup, PhD, Veterinarian
Department of Clinical Medicine, the PET Centre
Aarhus University
aage.olsen@clin.au.dk - +45 78464396

This article was published in Dyrlægen (The Veterinarian) on 27 February 2017, pp. 26-30, and is reproduced here by permission of the editor of Dyrlægen Dyrlægen.


Kandungan

Knocking out the activity of a gene provides information about what that gene normally does. Humans share many genes with mice. Consequently, observing the characteristics of knockout mice gives researchers information that can be used to better understand how a similar gene may cause or contribute to disease in humans.

Examples of research in which knockout mice have been useful include studying and modeling different kinds of cancer, obesity, heart disease, diabetes, arthritis, substance abuse, anxiety, aging and Parkinson's disease. Knockout mice also offer a biological and scientific context in which drugs and other therapies can be developed and tested.

Millions of knockout mice are used in experiments each year. [3]

There are several thousand different strains of knockout mice. [3] Many mouse models are named after the gene that has been inactivated. For example, the p53 knockout mouse is named after the p53 gene which codes for a protein that normally suppresses the growth of tumours by arresting cell division and/or inducing apoptosis. Humans born with mutations that deactivate the p53 gene suffer from Li-Fraumeni syndrome, a condition that dramatically increases the risk of developing bone cancers, breast cancer and blood cancers at an early age. Other mouse models are named according to their physical characteristics or behaviours.

There are several variations to the procedure of producing knockout mice the following is a typical example.

  1. The gene to be knocked out is isolated from a mouse gene library. Then a new DNA sequence is engineered which is very similar to the original gene and its immediate neighbour sequence, except that it is changed sufficiently to make the gene inoperable. Usually, the new sequence is also given a marker gene, a gene that normal mice don't have and that confers resistance to a certain toxic agent (e.g., neomycin) or that produces an observable change (e.g. colour or fluorescence). In addition, a second gene, such as herpes tk+, is also included in the construct in order to accomplish a complete selection. are isolated from a mouse blastocyst (a very young embryo) and grown secara in vitro. For this example, we will take stem cells from a white mouse.
  2. The new sequence from step 1 is introduced into the stem cells from step 2 by electroporation. By the natural process of homologous recombination some of the electroporated stem cells will incorporate the new sequence with the knocked-out gene into their chromosomes in place of the original gene. The chances of a successful recombination event are relatively low, so the majority of altered cells will have the new sequence in only one of the two relevant chromosomes – they are said to be heterozygous. Cells that were transformed with a vector containing the neomycin resistance gene and the herpes tk+ gene are grown in a solution containing neomycin and Ganciclovir in order to select for the transformations that occurred via homologous recombination. Any insertion of DNA that occurred via random insertion will die because they test positive for both the neomycin resistance gene and the herpes tk+ gene, whose gene product reacts with Ganciclovir to produce a deadly toxin. Moreover, cells that do not integrate any of the genetic material test negative for both genes and therefore die as a result of poisoning with neomycin.
  3. The embryonic stem cells that incorporated the knocked-out gene are isolated from the unaltered cells using the marker gene from step 1. For example, the unaltered cells can be killed using a toxic agent to which the altered cells are resistant.
  4. The knocked-out embryonic stem cells from step 4 are inserted into a mouse blastocyst. For this example, we use blastocysts from a grey mouse. The blastocysts now contain two types of stem cells: the original ones (from the grey mouse), and the knocked-out cells (from the white mouse). These blastocysts are then implanted into the uterus of female mice, where they develop. The newborn mice will therefore be chimeras: some parts of their bodies result from the original stem cells, other parts from the knocked-out stem cells. Their fur will show patches of white and grey, with white patches derived from the knocked-out stem cells and grey patches from the recipient blastocyst.
  5. Some of the newborn chimera mice will have gonads derived from knocked-out stem cells, and will therefore produce eggs or sperm containing the knocked-out gene. When these chimera mice are crossbred with others of the wild type, some of their offspring will have one copy of the knocked-out gene in all their cells. These mice do not retain any grey mouse DNA and are not chimeras, however they are still heterozygous.
  6. When these heterozygous offspring are interbred, some of their offspring will inherit the knocked-out gene from both parents they carry no functional copy of the original unaltered gene (i.e. they are homozygous for that allele).

A detailed explanation of how knockout (KO) mice are created is located at the website of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007. [4]

The National Institutes of Health discusses some important limitations of this technique. [5]

While knockout mouse technology represents a valuable research tool, some important limitations exist. About 15 percent of gene knockouts are developmentally lethal, which means that the genetically altered embryos cannot grow into adult mice. This problem is often overcome through the use of conditional mutations. The lack of adult mice limits studies to embryonic development and often makes it more difficult to determine a gene's function in relation to human health. In some instances, the gene may serve a different function in adults than in developing embryos.

Knocking out a gene also may fail to produce an observable change in a mouse or may even produce different characteristics from those observed in humans in which the same gene is inactivated. For example, mutations in the p53 gene are associated with more than half of human cancers and often lead to tumours in a particular set of tissues. However, when the p53 gene is knocked out in mice, the animals develop tumours in a different array of tissues.

There is variability in the whole procedure depending largely on the strain from which the stem cells have been derived. Generally cells derived from strain 129 are used. This specific strain is not suitable for many experiments (e.g., behavioural), so it is very common to backcross the offspring to other strains. Some genomic loci have been proven very difficult to knock out. Reasons might be the presence of repetitive sequences, extensive DNA methylation, or heterochromatin. The confounding presence of neighbouring 129 genes on the knockout segment of genetic material has been dubbed the "flanking-gene effect". [6] Methods and guidelines to deal with this problem have been proposed. [7] [8]

Another limitation is that conventional (i.e. non-conditional) knockout mice develop in the absence of the gene being investigated. At times, loss of activity during development may mask the role of the gene in the adult state, especially if the gene is involved in numerous processes spanning development. Conditional/inducible mutation approaches are then required that first allow the mouse to develop and mature normally prior to ablation of the gene of interest.

Another serious limitation is a lack of evolutive adaptations in knockout model that might occur in wild type animals after they naturally mutate. For instance, erythrocyte-specific coexpression of GLUT1 with stomatin constitutes a compensatory mechanism in mammals that are unable to synthesize vitamin C. [9]


Tonton videonya: Diorama Habitat Haiwan Hutan oleh Cally Easter Jaldin. (Disember 2021).