Пролог: напрасны ли мышиные страдания?
24 апреля 2021 года на улицах Мадрида, Барселоны и других городов Испании собралось несколько сотен человек. Активисты держали в руках плакаты «Хватит!» и «Нет жестокости по отношению к животным». В тот же день десятки людей пришли к стенам университетов и научных центров Великобритании, чтобы выразить протест против использования животных в научных экспериментах.
Акции в этот день проходят уже более 40 лет, после того как в 1979 году Британское национальное антививисекционное общество назначило 24 апреля Всемирным днем защиты лабораторных животных. В обществе считают, что зверьки страдают зря: с точки зрения активистов, результаты опытов на животных невозможно полноценно переносить на человека. А показатели, добытые таким путем, неточны из-за стресса, условий содержания и «искусственной» лабораторной среды в целом.
У ученых, впрочем, иное мнение. «Без грамотно проведенных, этичных исследований с привлечением животных не было бы ни вакцин против COVID-19, ни лекарств от рака, ни инсулина, ни современной медицины в принципе». С таким заявлением, например, выступил университет Рединга в день акции, пригласив при этом протестующих подискутировать в стенах своего кампуса.
Факт остается фактом: без экспериментов над животными человечество осталось бы без многих лекарств, которые сегодня считаются стандартом современной медицины.
Больше всего помогли науке мыши. Исследования с их участием доказали антибактериальный эффект пенициллина, помогли разработать вакцину от полиомиелита, лекарства от СПИДа и лейкемии.
Далеко не каждая мышь способна стать лабораторной. Путь к участию в эксперименте длинный и запутанный. Оценить его масштаб лучше всего глазами самой мыши. Итак, пристегните ремни и...
Шаг 0: представьте, что вы мышь
Вам повезло: мышиные гены дают хорошие шансы оставить свой след в науке. В основном для экспериментов выбирают именно мышей и крыс — они составляют примерно 95% всех лабораторных животных.
Почему быть мышью выгодно? Вы маленькое неприхотливое животное, которое быстро размножается. Это важно, потому что результат исследований виден быстро: за 2–3 года можно проследить изменения, произошедшие в нескольких поколениях.
Кроме того, вы общительны, тянетесь к людям и быстро приспосабливаетесь к новым условиям. Это серьезные преимущества.
Ваше резюме уже выглядит неплохо, тем более что вакансий мечты предостаточно. В лабораториях трудятся по меньшей мере десятки миллионов мышей и крыс (1, 2, 3), хотя точных данных по всему миру нет. Но попасть в них не так просто — и далеко не все будет зависеть от вас.
Шаг 1: родитесь с правильной генетикой
Ученые предпочитают мышей с определенными наследственными признаками. Например, склонностями к тому или иному заболеванию. «Есть специальные линии лабораторных грызунов, предрасположенных к ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям, неврологическим заболеваниям», — говорит Мария Белопольская, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник НИИ Митоинженерии МГУ.
Для каждого конкретного эксперимента подбирается определенная линия мышей. Так что яркие особенности сделают вас более привлекательной для исследователей.
Например, популярностью пользуются иммунодефицитные мыши — на них моделируют течение инфекционных заболеваний и изучают стволовые клетки.
Цвет тоже важен. «Классическими лабораторными мышами считаются белые, однако есть и другие. Например, линия черных мышей — C57BL/6, на ней часто изучают нокауты генов», — рассказывает Елена Ганцова, аспирантка Института биоорганической химии РАН.
Плюсом будет и отсутствие шерсти. На голых мышах исследуют онкологические заболевания, поскольку они обладают сниженной реакцией отторжения трансплантата.
Шаг 2: приобретите мутацию
Если не получилось с родословной, то можно повысить свою значимость для науки, заполучив мутацию. Будучи генетически измененной или, другими словами, нокаутной мышью, вы сможете участвовать в исследованиях новых генов.
Например, есть ген, который ученые уже выделили, но пока не знают, для чего он нужен. Вам «выключат» этот ген, а затем посмотрят, как вмешательство повлияет на внешний вид, поведение, работу организма. Наблюдая за метаморфозами, которые с вами происходят (или фиксируя отсутствие таковых), экспериментаторы поймут, для чего природа создала этот ген.
Есть и другой поворот событий. Вас сделают мутантом, чтобы смоделировать какую-либо болезнь, например сахарный диабет, артрит или болезнь Паркинсона. Тогда вы ценный кадр для клинических исследований препаратов — ученые будут наблюдать, как на вас действуют недавно разработанные лекарства.
Шаг 3: доберитесь до нужной лаборатории
Идеальный вариант — если питомник, где вы родились, находится при лаборатории. Например, Институт биоорганической химии РАН берет мышей из собственного вивария, говорит аспирантка института Елена Ганцова.
Впрочем, переезд — это тоже рабочая схема. Так, НИИ Митоинженерии МГУ заказывает животных из других мест, прежде всего из Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН в Новосибирске и подмосковного питомника «Пущино».
Теоретически вероятен даже трансграничный вояж.
«Можно также заказать животных из-за рубежа, например мы возим из питомника в Германии Charles River», — говорит Мария Белопольская из НИИ Митоинженерии МГУ. Впрочем, в условиях пандемии COVID-19 эта опция проблематична. «В связи с бесконечными локдаунами мыши перемещаются строго в пределах страны», — отмечает Елена Ганцова.
Важное условие — ваш питомник должен иметь статус SPF (specific pathogen free). Это значит, что в нем строго контролируется наличие определенных инфекций. «Иначе нельзя сказать, что повлияло на тот или иной показатель в процессе эксперимента — болезнь животного или воздействие тестируемого препарата», — говорит Мария Белопольская.
Шаг 4: пройдите карантин
Когда вы прибудете в лабораторию, вас посадят на карантин — примерно на 10–14 дней. «Карантин обязателен, особенно если меняется корм, подстил, часовые пояса. В это время мы следим, чтобы животные адаптировались и ничем не заболели», — говорит Мария Белопольская.
Расслабляться рано: вас все еще могут отсеять по состоянию здоровья. У вас будут брать на анализы кровь и фекалии. Прежде всего ученые будут следить за наличием патогенов: их список не должен выходить за рамки рекомендованного.
Шаг 5: привыкните к человеку и новой обстановке
Чтобы состояться в качестве лабораторной мыши, вам нужно быть максимально дружелюбной к человеку. За время эксперимента вас не раз будут трогать человеческие руки. Если вы пугливы и нелюдимы, то лабораторные испытания неминуемо загонят вас в стресс. Это плохо — сильные эмоции искажают результаты. «До эксперимента обязательно проводят хэндлинг животного — приучение к рукам лаборантов. Нервных, больных, агрессивных животных в эксперимент не пускают», — говорит Мария Белопольская.
Хорошая новость в том, что в клетке вас будут держать вместе с сородичами. Вы социальное животное, поэтому присутствие других мышей вас сильно приободрит.
Также существуют антистресс-методики, которые помогут вам привыкнуть к новому окружению. Почти наверняка в клетку вам поставят домик из пластика красного цвета. «Мыши не видят этот цвет, поэтому в таком домике чувствуют себя в безопасности», — говорит Елена Ганцова. «Кроме этого, в клетку кладут подстил, который мыши с удовольствием грызут, бумажные салфетки, из которых они строят гнезда, бумажные стаканчики», — отмечает Мария Белопольская.
Возможно, вам дадут еще и деревянные щепочки или нейлоновые косточки — их тоже можно грызть и обгладывать. Это не только успокаивает нервы, но и улучшает прикус — что критично для некоторых экспериментов.
Шаг 6: сядьте на диету
Скорее всего, ради науки вам придется на несколько дней отказаться от еды. «Голодание перед экспериментом — самый распространенный вид диеты для мышей — подобно людям перед операцией», — рассказывает Елена Ганцова. Впрочем, возможно, этого не потребуется. Иногда мышам, наоборот, дают корм с повышенным содержанием жира — для изучения ожирения, сахарного диабета, метаболического синдрома.
Шаг 7: попадите в экспериментальную группу
Если у вас все в порядке с физическим и психическим состоянием, вас можно поздравить со званием лабораторного животного. Скоро начнется самое главное — эксперимент. Но перед этим вам с коллегами по мышиному царству придется пройти процедуру распределения.
Чтобы попасть в Гриффиндор, то есть в самые захватывающие исследования, нужно обладать особенным телом и психикой.
Показатели вашего здоровья и отличительные черты поведения подскажут ученым, в какой эксперимент вас отправить. «В одном эксперименте мыши должны быть абсолютно одинаковые — одной линии, возраста, пола, массы. Распределение по группам идет или рандомно, или по весу. Или после поведенческого тестирования отбирают одинаковых по уровню тревожности или двигательной активности. Смотря что важно в данном конкретном эксперименте», — рассказывает Мария Белопольская.
Однако это еще не все. Отобранных мышей еще предстоит поделить на экспериментальную и контрольную группы. Тестировать новые препараты или изучать влияние генов будут только на первой из них. Жизнь мышей из контрольной группы останется прежней. За ними просто будут наблюдать — и сравнивать, как их физическое состояние и поведение отличается от собратьев из экспериментальной группы, с которыми действительно происходит что-то новое и неизведанное.
Куда вы попадете — дело случая: в качественных исследованиях мышей распределяют слепым жребием. Шансы 50 на 50. Не больше и не меньше. Попав в контрольную группу, не расстраивайтесь: у вас еще есть шанс принять участие в другом эксперименте.
Шаг 8: пройдите комиссию по этике
Если эксперимент был тяжелым для вашего здоровья, то он может вас убить. Это риск, который все первопроходцы должны осознавать. К сожалению, вероятность умереть высокая. Тем более, что, по словам Марии Белопольской, 90% животных после завершения эксперимента разбирают на органы.
После смерти вам проведут гистологическое исследование внутренних органов, головного мозга и крови. «Это необходимо, чтобы в полной мере оценить воздействие тестируемого вещества или успешность воспроизведенной модели заболевания», — говорит Мария Белопольская.
Если вы выжили, то будьте готовы к дальнейшим манипуляциям.
Вашу дальнейшую судьбу будет решать комиссия по биоэтике.
Если дебютный эксперимент был легкой степени тяжести, а второй не превышает умеренной степени тяжести, то вас могут оставить в лаборатории для новых исследований. «Если члены комиссии по биоэтике соглашаются, что животное не будет подвергнуто стрессу, боли и ненужным воздействиям, то его можно использовать повторно», — заключает Мария Белопольская.
Шаг 9: наслаждайтесь жизнью
Если эксперты решили, что дальнейшие эксперименты излишни, вас переведут из лаборатории обратно в питомник, где создадут все условия для спокойной жизни.
К сожалению, далеко не все ваши коллеги — ветераны научных экспериментов — умирают естественной смертью. По достижении пожилого возраста многих мышей подвергают эвтаназии.
С наступлением пандемии коронавируса эта практика расширилась. Например, в США многие научные центры перевели значительное число сотрудников на удаленную работу, и за мышами оказалось просто некому ухаживать. Срочно подвергнуть эвтаназии большую часть своих мышей пришлось ученым Пенсильванского университета, университета Джонса Хопкинса, Йеля и Гарварда.
Эпилог: нужны ли исследования на животных?
Использование животных в научных экспериментах — крайне деликатная тема. Зоозащитники выступают против таких опытов, поскольку, с их точки зрения, они приносят животным физические и психологические страдания. «Прожив жизнь, полную боли, одиночества и страха, они обречены на смерть»: так описывается судьба лабораторных мышей, крыс, кроликов и морских свинок на сайте одной из влиятельных зоозащитных организаций, «Люди за этичное обращение с животными» (PETA).
Впрочем, ученым есть что на это ответить. Британская неправительственная организация Understanding Animal Research («Понимание исследований на животных»), например, отмечает, что все без исключения Нобелевские премии по физиологии и медицине с 1901 года основывались на исследованиях на животных.
Мыши — главные подопытные — помогли людям разработать анестетики, антибиотики, технологии трансплантации органов, магнитно-резонансную томографию, компьютерную томографию и многие другие вещи, без которых немыслима современная медицина.
Исследования в пробирках и компьютерное моделирование пока не могут дать сопоставимых результатов. Все дело в том, что мыши — это чрезвычайно реалистичная модель: гораздо точнее, чем любой компьютер. У мышей и людей 95% общих генов, практически одинаково устроены и функционируют внутренние органы. Болезни у мышей протекают почти так же, как и у человека.
В 1959 году британские зоологи Уильям Рассел и Рекс Берч сформулировали правило трех R: замена (replacement), сокращение (reduction), уточнение (refinement). Согласно им, ученые обязуются по возможности заменять опыты на животных на изучение отдельных клеток или компьютерную симуляцию (replacement); сокращать численность подопытных животных (reduction); делать воздействие менее болезненным и инвазивным (refinement).
Эти нормы и сегодня считаются основополагающими этическими принципами работы с животными. К сожалению, применять их получается далеко не всегда: альтернативные методы зачастую не дают столь точных результатов, а сокращение числа животных в эксперименте снижает достоверность данных.
Так что в ближайшем будущем мыши продолжат жить и умирать в научных лабораториях. Впрочем, ученые уверены, что это оправданная жертва — и не столь масштабная, как может показаться, если посмотреть на цифры. Например, кошки в Великобритании убивают 5 млн грызунов в неделю — это больше, чем общее количество животных, которые проходят через лаборатории за год.