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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 como MODELOS de enfermedades que afectan al hombre y a otros animales 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

4 Premio Novel de Medicina 2012 Células madre pluripotenciales inducidas Sir John B. Gurdon Shinya Yamanaka John B. GurdonJohn 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.Shinya Yamanaka Descubrieron que células genéticamente maduras son capaces de transformarse en células madre

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) 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.. J. Hoffman (1995), descubrió a partir de Drosophilas con mutaciones, receptores que estaban asociados a resistencia de bacterias (TLRs). 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 Robert Edwards por sus estudios y avances en la fecundación in vitro.

7 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". CAPECCHI, SMITHIES Y EVANS El Nobel premia a tres científicos pioneros en la manipulación genética de ratones Premio Novel de Medicina 2007

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

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

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: 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 Modelos con Vertebrados Invertebrados

14 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. Aspectos Prácticos

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

16 Diabetes Research Models Common NameNomenclatureSpecies GLUT 4 * C57BL/KsJ- db/db- Tg(SLC2a4)1Jd m Mouse Goto-Kakizaki (GK) $ GK/TohiCskCrlj Crl Rat GSK3B * FVB/N-Tg(Mic2- tTA-GSK3) Mouse Spontaneously Hypertensive Heart Failure (SHHF) $ SHHF/MccGmi Crl-Lepr cp /Crl Rat Rip-HAT * FVB/N-Tg(Ins2- IAPP)RHF Soel Mouse RIP-HAT * CD:SD-Tg(ins2- IAPP)Soel Rat ZSF1 $ ZSF1- Lepr fa Lepr cp /Crl Rat Zucker Diabetic Fatty (ZDF) $ ZDF-Lepr fa /CrlRat 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-Lepr fa /Crl Líneas Clasicas Oncology Research Models Common NameNomenclatureSpecies 129 D931A * 129P2.B6J- Pik3cb tm3Bvan / Crl Mouse 129 flox * 129P2.B6J- Pik3cb tm1.1Bvan /Crl Mouse AKR * AKR/NCrlMouse B6 D910A * B6J.129P2- Pik3cd tm2Bvan / Crl Mouse B6 D931A * B6J.129P2- Pik3cb tm3Bvan / Crl Mouse B6 D933A * B6J.129P2- Pik3ca tm2Bvan / Crl Mouse B6 flox * B6J.129P2- Pik3cb tm1.1Bvan /Crl Mouse B6 lacZ * B6J.129P2- Pik3ca tm3Bvan / Crl Mouse

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

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

19 EJEMPLOS DE PÉRDIDAS DE CONTROL EN SISTEMAS DE EXPERIMENTACIÓN ANIMAL

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

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. PRIMERTamaño (pb) C57BL/6 Tamaño (pb) BALB/c Tamaño (pb) DBA/2 1 - D1Mit D11Mit D15Mit – D7Mit – D11Mit

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 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. 3. Problemas microbiológicos Ej: Lewis y micoplasma

25 4. Problemas ambientales

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

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

28 Como controlamos un ambiente de experimentación?. Buena infraestructura edilicia Buena infraestructura en equipamiento Buena calidad de insumos Personal de bioterios y usuarios entrenados. MACROAMBIENTE 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 HORAS DE TRABAJO DE PERSONAL GASTOS DE REACTIVOS Y EQUIPAMIENTO ANIMALES DE EXPERIMENTACIÓN 3Rs? Costos de trabajos de experimentación

31 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. ASPECTOS ETICOS

32 ASPECTOS ETICOS : Animales RESPETO Y EVOLUCIÓN

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

34 ASPECTOS ETICOS: Animales REFINAMIENTO TECNICAS Y EQUIPAMIENTO MODELOS EXPERIMENTALES (ver mejor de lo que se quiere ver) 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) MODELOS ALTERNATIVOS VERTEBRADOS VS INVERTEBRADOS ENTRE VERTEBRADOS (ESCALA AFECTIVA?) SILICON MODELS (modelos computacionales)

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

37 RIESGOS LABORALES Identificación de PELIGROS Evaluación de RIESGOS Determinación de CONTROLES BIOLOGICOSQUIMICOSFÍSICOS

38 FAMILIA PERSONAL ANIMALES

39 CONSULTAS MUCHAS GRACIAS


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