Animales de experimentación como plataforma de generación de conocimiento. Dr. Martín Breijo Unidad de Reactivos y Biomodelos de Experimentación.

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1 Animales de experimentación como plataforma de generación de conocimiento.
Dr. Martín Breijo Unidad de Reactivos y Biomodelos de Experimentación.

2 En los avances de las ciencias de la vida, siempre estuvo presente la investigación con seres vivos.

3 Las investigaciones permiten mejorar la cría, la salud y la nutrición animal:
Producción de mayor cantidad de carne, leche, huevos Reducir el impacto medioambiental de la producción agropecuaria Producir alimentos mas seguros para el hombre (libre de patógenos, etc.) Las investigaciones permiten proteger la salud del hombre y mejorar su bienestar Los animales son usados para investigar sobre la salud de mascotas y para preservar la vida de animales salvajes y o en vías de extinción Los animales son usados como MODELOS de enfermedades que afectan al hombre y a otros animales

4 Premio Novel de Medicina 2012 Células madre pluripotenciales inducidas
Sir John B. Gurdon Shinya Yamanaka Descubrieron que células genéticamente maduras son capaces de transformarse en células madre John B. Gurdon  en 1962 realizó un experimento determinante. Supuso con razón que en el genoma de una célula adulta sigue existiendo la información para convertirse en cualquier célula. Reemplazó el núcleo del huevo de una rana con el núcleo de una célula del intestino, ya madura. En 2006 Shinya Yamanaka , más de 40 años después realizó otro experimento trascendental. Trató de averiguar qué genes hacían que las células madre permanecieran inmaduras. Después de varios intentos encontró que solo 4 genes lo conseguían. Tomaron células del tejido conectivo, fibroblastos, e introdujeron en ellas los genes hallados. Al hacerlo habían reprogramado el fibroblasto maduro en una célula madre pluripotencial inducida.

5 Premio Novel de Medicina 2011
Cómo se activa el sistema inmunitario innato y el papel de las células dendríticas en el adaptativo (Bruce A. Beutler; Jules A. Hoffman; Ralph M. Steinman) J. Hoffman (1995), descubrió a partir de Drosophilas con mutaciones, receptores que estaban asociados a resistencia de bacterias (TLRs). Beutler y col (1998), descubrieron que ratas resistentes a LPS tenían una mutación en un gen que era muy similar al gen Toll de la mosca de la fruta.. R. Steinman (1973), descubrió un nuevo tipo de célula que llamó dendrítica. Él especuló que podía ser importante la activación de las células T del sistema inmune adaptativo

6 Premio Nobel de Medicina 2010.
Robert Edwards por sus estudios y avances en la fecundación in vitro. 

7 Premio Novel de Medicina 2007
CAPECCHI, SMITHIES Y EVANS “El Nobel premia a tres científicos pioneros en la manipulación genética de ratones” “Una técnica "de inmensa importancia" que ha permitido a la ciencia determinar por qué ciertas enfermedades afectan al ser humano a nivel celular y a aumentar el conocimiento sobre "numerosos genes en estado embrionario, la fisiología adulta, el envejecimiento y la enfermedad".

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9 Relación entre los animales y el hombre.
Fuente de alimento Plagas Mascotas Herramienta de trabajo Transmisor de enfermedades Fuente de admiración Animal de experimentación: Generador de conocimiento

10 Un animal de experimentación es:
Un instrumento de medición, que nos permite obtener información válida a partir de trabajos experimentales. Una fuente de materiales de origen animal (células, factores solubles), que luego son usados con fines informativos, diagnósticos y terapéuticos.

11 Necesitamos MODELOS donde la variable sea nuestra pregunta
Actividad científica Queremos entender la realidad y a veces modificarla. Necesitamos MODELOS donde la variable sea nuestra pregunta

12 Estudio del comportamiento de la pata con sus patitos cuando…….
Edad de la pata Alimentación de la pata Elementos para el nido Cuantos patitos mantiene Están solos o compiten por alimento o espacio con otros patos. Otras patas se comportan igual? Un animal NO es un modelo, es solo una parte del mismo

13 Clasificación de vertebrados utilizados en Investigación:
Invertebrados Modelos con Vertebrados Clasificación de vertebrados utilizados en Investigación: Animal de Laboratorio: son aquellas especies de vertebrados domésticos tradiconalmente usado como animal de experimentación, capaz de dar una respuesta confiable y reproducible. Se tiende a que su homogeneidad somática, genética y sanitaria este controlada. Animal No Tradicional: son aquellas especies de vertebrados no domésticos que poco usados como modelos en investigación. Los criterios de manejo, alojamiento, métodos paliativos del dolor, punto final, técnicas de eutanasia, etc están en proceso de refinamiento. Animal de Interés Productivo: son aquellas especies de vertebrados domésticos de interés productivo utilizados para investigación. Se tiende a que su homogeneidad somática, genética y sanitaria este controlada

14 Aspectos Prácticos Animal de Experimentación = Reactivo Biológico. • Uniformidad • Característica definida • Reproducible • Buena dosis respuesta • Base para extrapolar al hombre u otros animales • Estandarizado internacionalmente Necesitamos utilizar un producto de propiedades conocidas y mantenerlo de la misma manera.

15 Al igual que los reactivos químicos, los
proveedores comerciales ofrecen un mismo producto con varias calidades. Es importante que cuando seleccionemos un reactivo, su calidad esté en concordancia con el uso que se le va a dar. Bioterio convencional con bajos niveles de control

16 Líneas Clasicas Oncology Research Models Diabetes Research Models
RESEARCH APPLICATION Type 2 diabetes*, hyperlipidemia, glucose intolerance, obesity, hyperinsulinemia *Note: We recommend male obese ZDF rats be fed Purina #5008 diet to induce programmed and consistent development of Type 2 diabetes. Female obese ZDF rats express a reproducible Type 2 diabetes phenotype when fed D12468 from Research Diets, Inc Zucker Diabetic Fatty (ZDF) Rat ZDF-Leprfa/Crl Oncology Research Models Common Name Nomenclature Species 129 D931A* 129P2.B6J-Pik3cbtm3Bvan/Crl Mouse 129 flox* 129P2.B6J-Pik3cbtm1.1Bvan/Crl AKR* AKR/NCrl B6 D910A* B6J.129P2-Pik3cdtm2Bvan/Crl B6 D931A* B6J.129P2-Pik3cbtm3Bvan/Crl B6 D933A* B6J.129P2-Pik3catm2Bvan/Crl B6 flox* B6J.129P2-Pik3cbtm1.1Bvan/Crl B6 lacZ* B6J.129P2-Pik3catm3Bvan/Crl Diabetes Research Models Common Name Nomenclature Species GLUT 4* C57BL/KsJ-db/db-Tg(SLC2a4)1Jdm Mouse Goto-Kakizaki (GK)$ GK/TohiCskCrljCrl Rat GSK3B* FVB/N-Tg(Mic2-tTA-GSK3) Spontaneously Hypertensive Heart Failure (SHHF)$ SHHF/MccGmiCrl-Leprcp/Crl Rip-HAT* FVB/N-Tg(Ins2-IAPP)RHF Soel RIP-HAT* CD:SD-Tg(ins2-IAPP)Soel ZSF1$ ZSF1-LeprfaLeprcp/Crl Zucker Diabetic Fatty (ZDF)$€ ZDF-Leprfa/Crl Líneas Clasicas

17 ¿Que factores que afectan la calidad de un animal de experimentación?.
1. Genéticos. 2. Microbiológicos.

18 ¿Que factores que afectan la calidad de un animal de experimentación?.
3. Nutricionales. * Haemonchus 4. Ambientales (físicos, químicos) La necesidad de utilizar un animal de calidad definida, implica mantenerlos en ambientes controlados

19 EJEMPLOS DE PÉRDIDAS DE CONTROL EN SISTEMAS DE EXPERIMENTACIÓN ANIMAL

20 1. Problemas genéticos La producción de híbridos B6D2F1, se basa en la cruza de dos líneas consanguíneas. C57BL/6 DBA/2 X

21 Monitoreo genético de C57BL/6
Microsatélites Secuencias simples de ADN, con motivos repetidos, de entre 1 y 6 nucleótidos. En ratón, el 50% de microsatélites muestra polimorfismo entre las distintas líneas consanguíneas, muchas de las cuales pueden detectarse por PCR. Monitoreo genético de C57BL/6 PRIMER Tamaño (pb) C57BL/6 BALB/c DBA/2 1 - D1Mit14 180 198 202 2 - D11Mit38 76 112 3 - D15Mit214 126 134 4 – D7Mit301 115 131 5 – D11Mit4 250 300

22 Resultados: Las líneas consanguíneas C57BL/6 y DBA, de origen no estaban contaminadas genéticamente. Es probable que un error de manejo, llevo a que un hibrido hembra, se mezclo con los harenes reproductores.

23 2. Problemas nutricionales
Ratones C57BL con: Camadas con menor desarrollo al esperado Pérdida de peso Sintomatología nerviosa. Prolapsos rectales Vaginitis Muy bajo consumo de ración Resultado: Ración autoclavada no palatable.

24 3. Problemas microbiológicos
The Journal of Immunology, Vol 147, Issue , Copyright © 1991 by American Association of Immunologists Specific pathogen-free BALB/cAn mice are refractory to plasmacytoma induction by pristane LG Byrd, AH McDonald, LG Gold and M Potter  Laboratory of Genetics, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD Forty to sixty percent of conventionally (CON) raised BALB/cAnPt (BALB/c) mice develop plasmacytomas (PCT) when injected with three 0.5 ml i.p. injections of pristane. When CON-BALB/c mice were converted to specific pathogen free (SPF) status by foster nursing caesarean delivered term mice on C3H/HeN SPF mothers and maintained under strict SPF conditions, less than 5% of the mice developed pristane-induced PCT. FACS analysis of the cellular composition of oil granulomatous tissue revealed a dramatic influx of CD4+ cells in CON mice that was significantly reduced in SPF mice. Moreover, while both CON and SPF mice had similar patterns of gut flora colonization, only CON-BALB/c mice had occasional circulating antibodies to mouse hepatitis virus and Sendai viruses. Maintenance in strict SPF conditions, therefore, results in a prolonged state of relative Ag deprivation and a failure to continuously activate new T and B cell populations. The results suggest that PCT formation depends on exogenous antigenic stimulation and that the presence of minimal gut flora is insufficient to render these mice susceptible to PCT induction.  Ej: Lewis y micoplasma

25 4. Problemas ambientales

26 Resultado: Cambio de respuesta se asoció a ruidos por reformas.

27 Problemas ambientales
Efecto Temperatura Media (65± 5,1) Peso (gr) Media (45± 6,2) Peso promedio en condiciones de temperatura alteradas Peso promedio en condiciones controladas

28 Como controlamos un ambiente de experimentación?.
MACROAMBIENTE Buena infraestructura edilicia Buena infraestructura en equipamiento Buena calidad de insumos Personal de bioterios y usuarios entrenados. MICROAMBIENTE

29 CONTROL DE MACRO Y MICROAMIENTE
“Se debe disponer de instalaciones bien diseñadas, equipadas, mantenidas y bien utilizadas para obtener resultados válidos y reproducibles” Definición de Bioterio: bíos, “vida” y terio "lugar". Lugar para alojar animales, donde se realiza la cría, mantenimiento y experimentación. Se controla la calidad y cantidad de luz, las renovaciones de aire por hora, la temperatura y la humedad entre otros factores, acordes a las necesidades de la especie que allí se aloje.

30 LA CLAVE EN UN PROCESO EXPERIMENTAL ES:
SI LO QUE NOS PREGUNTAMOS SE CONTESTA CON LOS REACTIVOS, LA INFRAESTRUCTURA Y EL PERSONAL QUE DISPONEMOS La calidad del reactivo debe estar en concordancia con los objetivos de la investigación Costos de trabajos de experimentación HORAS DE TRABAJO DE PERSONAL GASTOS DE REACTIVOS Y EQUIPAMIENTO ANIMALES DE EXPERIMENTACIÓN 3Rs?

31 ASPECTOS ETICOS El uso de animales con fines científicos no es por sí deseable. Siempre que sea posible deben utilizarse otros métodos. En el estado actual de los conocimientos parece inevitable recurrir al uso de animales. Valorar y respetar al animal de experimentación es responsabilidad de usuarios e investigadores.

32 ASPECTOS ETICOS : Animales
RESPETO Y EVOLUCIÓN

33 ASPECTOS ETICOS: Animales
REDUCCIÓN CALCULOS ESTADISTICOS (numero mínimo necesario) CALIDAD DEL ANIMAL DE EXPERIMENTACIÓN QUE QUEREMOS DEMOSTRAR COMO SE COMPORTAN LAS VARIABLES QUE QUEREMOS MEDIR ESTADO SANITARIO DEFINICIÓN GENÉTICA AMBIENTE ADECUADO

34 ASPECTOS ETICOS: Animales
REFINAMIENTO MODELOS EXPERIMENTALES (ver mejor de lo que se quiere ver) TECNICAS Y EQUIPAMIENTO REDUCCIÓN DE SUFRIMIENTO PROTECCIÓN PERSONAL MANTENIMIENTO DE LA CALIDAD DEL REACTIVO ENTRENAMIENTO DEL PERSONAL (acreditaciones)

35 ASPECTOS ETICOS: Animales
REEMPLAZO REDUCCIÓN DE SUFRIMIENTO (FISICO Y/O EMOCIONAL) VERTEBRADOS VS INVERTEBRADOS ENTRE VERTEBRADOS (ESCALA AFECTIVA?) MODELOS ALTERNATIVOS SILICON MODELS (modelos computacionales)

36 ASPECTOS ETICOS: USUARIOS Y COMUNIDAD
La actividad experimental puede llevar a la generación de riesgos laborales que pueden ir de leves a graves. La actividad experimental puede poner en riesgo la calidad del medioambiente y la salud de la comunidad

37 Identificación de PELIGROS
BIOLOGICOS QUIMICOS FÍSICOS RIESGOS LABORALES Identificación de PELIGROS Evaluación de RIESGOS Determinación de CONTROLES

38 PERSONAL FAMILIA PERSONAL ANIMALES

39 CONSULTAS MUCHAS GRACIAS