«ЛАБОРАТОРНЫЕ МИНИАТЮРНЫЕ СИБИРСКИЕ СВИНЬИ как модельный объект в медико-биологических и биотехнологических исследованиях Уважаемые коллеги, В предлагаемом буклете ...»

Учреждение Российской академии наук

Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

ЛАБОРАТОРНЫЕ

МИНИАТЮРНЫЕ

СИБИРСКИЕ СВИНЬИ

как модельный объект в медико-биологических

и биотехнологических исследованиях

Уважаемые коллеги,

В предлагаемом буклете размещены материалы по созданию и перспективам использования лабораторных мини- и микросвиней .

Выведение этих животных явилось результатом многолетних селекционно-генетических исследований, выполнявшихся в лаборатории иммуногенетики и гибридизации животных Института цитологии и генетики СО РАН под руководством д.б.н. профессора В.Н. Тихонова .

В качестве модельного объекта мини- и микросвиньи могут использоваться для разработки эффективных методов профилактики и лечения многих болезней человека, в частности заболеваний сердечно-сосудистой, пищеварительной и эндокринной систем; для тестирования и доработки медико-биологических технологий; для доклинических испытаний фармакологических препаратов и т. д .

Мы надеемся, что буклет привлечет внимание научных работников медико-биологического и биотехнологического профиля, а также практикующих медиков к мини- и микросвиньям как к максимально адекватной модели организма человека при экспериментальном исследовании широкого спектра медико-биологических проблем .

Директор Института академик РАН Н .

А. Колчанов Миниатюрные свиньи как новый вид лабораторных животных для медико–биологических и биотехнологических исследований Свинья считается лучшей биологической моделью человека. Возможность использования свиньи в качестве адекватного модельного объекта в медико-биологических экспериментах предопределяется ее чрезвычайным сходством с человеком по целому набору анатомо-физиологических характеристик и биологических свойств. Сходство отмечается по морфологии и функционированию внутренних органов и систем, в частности сердечно-сосудистой, пищеварительной, выделительной, эндокринной и нервной включая мозг и органы чувств; по организации метаболических процессов, строению и пигментации кожных и волосяных покровов, а также степени оброслости, пищевой всеядности и др .

Однако широкое использование для этих целей свиней существующих культурных пород ограничивается их большими размерами, дороговизной и сложностью содержания в вивариях .

Значительно более подходящими являются мелкие лабораторные свиньи с весом во взрослом состоянии 70–80 кг, аналогичным весу взрослого человека .

К наиболее важным характеристикам таких животных наряду с весом относятся величина тела и размеры их внутренних органов .

В мировой практике используют более 10 породных популяций мини-свиней .

В нашей стране миниатюрные свиньи впервые были получены в ИЦиГ СО РАН .

История создания мини-свиней Для создания мини-свиней минисибс (миниатюрная сибирская свинья) в Институте цитологии и генетики СО РАН впервые использованы гибриды двух альтернативно различающихся по ростовой и репродуктивной скороспелости культурных пород свиней азиатского и европейского происхождения (вьетнамская порода “Й“ и шведский ландрас) и двух подвидов диких кабанов (среднеазиатский и центрально-европейский) .

Родоначальники исходных родительских форм минисибсов

–  –  –

Кабан центрально-европейского подвида Sus scrofa scrofa .

Родоначальники исходных родительских форм минисибсов Таи лан дский и вь е тнамский самцы Sus scrofa vittatus – прародительские формы минисибсов .

Свиноматки вьетнамской масковой черной породы “Й”, использованные в качестве родоначальников лабораторных мини- и микросибсов и выполнявшие роль доноров генов карликовости .

–  –  –

Миниатюрные свиньи как новый вид лабораторных животных для медико-биологических исследований Основной задачей при выведении лабораторных свиней являлось генетическое закрепление карликовости и мелкорослости.

В процессе многолетней селекционной работы под иммуно- и цитогенетическим контролем эту задачу удалось решить, добившись значительного снижения живой массы минисибсов, и создать новую форму особо мелких свиней – микросибсов:

–  –  –

Габариты мини- и микросибсов определяют возможность и удобство лабораторной работы с ними, а также значительно уменьшают затраты на их кормление и содержание. Животные способны адаптироваться к содержанию в двухъярусных вивариях научно-исследовательских учреждений .

Размеры внутренних органов и весовые характеристики, адекватные показателям организмов взрослого человека и ребенка, позволяют использовать этих свиней в медико-биологических экспериментах, в качестве доноров для ксенотрансплантации органов и тканей, доклинических испытаниях фармакологических препаратов и др .

Характеристики мини- и микросибсов Самка микросибс, живая масса в возрасте 3 месяцев – 6,5 кг (в возрасте 8 месяцев – 20 кг) .

–  –  –

Основная характеристика микросибсов – очень мелкие размеры. Микросибсы меньше минисибсов в 1,5–2 раза Самки микросибсов в 8- и 11-месячном возрасте (вверху). Вес животныех 20 и 27 кг соответственно. Внизу самка микросибс в возрасте 6 месяцев. Ее вес – 7 кг .

–  –  –

Области использования мини-свиней как модельных объектов для научных исследований Анализ мировой литературы свидетельствует о широком и эффективном использовании лабораторных свиней в медико-биологических и биотехнологических исследованиях, для решения фундаментальных и прикладных задач клинической и экспериментальной медицины .

В качестве моделей мини- и микросвиньи используются для изучения и разработки методов лечения:

• патологий сердечно-сосудистой системы, в частности ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда;

• заболеваний печени и органов желудочно-кишечного тракта, в том числе гепатитов различной этиологии;

• заболеваний эндокринной этиологии, в первую очередь диабета;

• нарушений протеинового и липидного метаболизма, в том числе ожирения .

На лабораторных свиньях проводятся доклинические испытания фармакологических препаратов, тестирование косметических препаратов и средств бытовой химии .

Использование мини-свинейв ксенотрансплантологии

Благодаря анатомо-физиологическому сходству с человеком, а также по этическим и финансовым соображениям изо всех животных включая приматов, мини-свиньи рассматриваются как наилучшие животные-доноры для ксенотрансплантологии при пересадке пациентам как целых органов, так и биопротезов на их основе .

Существующая в настоящее время огромная потребность в органах для трансплантаций может быть в большой степени компенсирована за счет привлечения лабораторных свиней .

Объем потенциального мирового рынка в отношении сердец, почек, поджелудочных желез и других органов мини-свиней для пересадки человеку (при достижении их гистосовместимости) по самым осторожным подсчетам аналитиков биотехнологической компании PPL Therapeutics превосходит 5 млрд долларов .

В совместной работе ИЦиГ СО РАН и НИИПК им. Е.Н. Мешалкина исследуется перспективность разработки методов ксенотрансплантации сердца минисибса человеку .

Многолетние совместные исследования ИЦиГ СО РАН и лаборатории биотехнологии Кемеровского производственного центра СО РАМН по разработке, апробации и производству биопротезов клапанов сердца, кровеносных сосудов и ксеноперикардиального лоскута для интракардиальной хирургии и ангиопластики с использованием исходных материалов от минисибсов в 2001 г. были удостоены премии Правительства РФ .

–  –  –

Биопротез клапана сердца «АБ–Композит–Нео»

представляет собой сборную модель из трех некоронарных створок аортального комплекса свиного сердца. Отсутствие створки с мышечной частью позволяет добиться максимально эффективной площади открытия и минимизировать перепад давления на клапане .

Использование мини-свинейв ксенотрансплантологии

Большинство заболеваний опорно-двигательного аппарата связано со структурно-функциональными изменениями хрящевой ткани (остеохондрозы, остеоартрозы, деформации позвоночника и т. д.) .

Использование органоспецифических трансплантатов позволяет купировать патологический процесс на ранних стадиях развития. Наибольшую актуальность эта проблема приобретает для коррекции суставной патологии – остеоартрозов и остеохондрозов, удельный вес которых в общей структуре заболеваний составляет 12 %. Пока единственным способом снизить болевой синдром и мобилизовать больного является замещение патологически измененного сустава искусственным. Подобных операций в Новосибирском научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии (НИИТО) производится до 1000 в год .

В Новосибирском НИИТО разработан метод получения хондротрансплантатов для коррекции дистрофических и травматических изменений хрящевой ткани, а также процессов роста при идиопатическом сколиозе с использованием пластинок роста тел позвонков новорожденных мини-свиней (А.М. Зайдман, И.И. Ким, М.А. Садовой, патент РФ № 2392973) .

Мини-свиньи используются в исследованиях по протезированию и имплантации зубов. Эти работы проводятся сотрудниками Новосибирского государственного медицинского университета (к.м.н. В.Р. Бесяков) .

Использование мини-свиней в ксенотрансплантологии

Использование мини-свиней в качестве доноров для ксенотрансплантации органов человеку инициировало многочисленные исследования зоонозных инфекций в связи с возможным присутствием у мини-свиней потенциально опасных для человека вирусов гепатита Е и свиных эндогенных ретровирусов. Однако проблема вирусоносительства при трансплантациях может быть преодолена при условии тщательного отбора животных-доноров .

Минисибсы активно используются в качестве модели для вирусологических исследований в Государственном научном центре вирусологии и биотехнологии «Вектор» (генеральный директор НПО «Вектор» проф .

А.Н. Сергеев) .

Сердце мини-свиньи в опыте Внешний вид сердца человека. с использованием стволовых клеток человека .

Области использования мини-свиней как модельных объектов в биологии и медицине Приказ Министерства здравоохранения и социального развития России от 23 апреля 2009 г. № 210н «О номенклатуре специальностей в области медицинского и фармацевтического образования в сфере здравоохранения РФ», опубликованный 10 июня 2009 г. («Российская газета», № 104), подтверждает необходимость широко внедрять использование лабораторных мини-свиней для повышения квалификации специалистов с высшим послевузовским медицинским образованием практически во всех сферах здравоохранения Российской Федерации .

К таким специальностям относятся:

• по общей и детской хирургии: сердечно-сосудистая хирургия, торакальная хирургия, трансфузиология, урология, челюстно-лицевая хирургия, анестезиология–реаниматология, дерматология;

• по общей терапии: гастроэнтерология, гематология, диетология, кардиология, клиническая фармакология (включая токсикологические исследования), нефрология, пульмонология, ревматология, трансфузиология, ультразвуковая диагностика, физиотерапия, эндоскопия;

• по медико-фармацевтической науке и клинике: генетика, бактериология, микология, вирусология, лабораторная и клиническая диагностика, эндокринология, неврология (включая тестирование психотропных лекарственных препаратов, изучение влияния стрессов и физических нагрузок, рефлексо- и физиотерапию), неонатология, рентгеноваскулярная диагностика и лазерные и другие инновационные методы лечения в онкологии, аллергологии, психиатрии включая шизофрению, наркологию, алкоголизм и многие другие заболевания, представляющие наибольшую опасность для современного человечества .

Использование мини- и микросибсов как модельных объектов в экспериментальной медицине В ряде стран Европы и Америки уже созданы и активно действуют научно-образовательные медико-биологические центры, работающие с миниатюрными свиньями как модельными животными. В нашей стране таких центров пока нет .

С учетом того что племенное ядро и ремонтный молодняк мини-свиней находятся в хорошем состоянии и содержатся в питомнике ИЦиГ СО РАН, на базе ИЦиГ возможно создание «Объединенного центра новых медико-биологических технологий ИЦиГ СО РАН» в составе :

• научно-исследовательского центра, ведущего разработку и тестирование новых медико-биологических технологий с использованием миниатюрных свиней;

• тренингового центра, использующего миниатюрных свиней для подготовки хирургов в области сердечнососудистой патологии, пересадки органов, патологии центральной нервной системы, стоматологии, а также других областях медицинской науки;

• центра подготовки научных и медицинских кадров, работающих с миниатюрными свиньями;

• демонстрационного центра, использующего миниатюрных свиней для практического ознакомления с новейшими хирургическим оборудованием и материалами .

Использование мини- и микросибсов как модельных объектов в нейробиологии ИЦиГ СО РАН располагает возможностями и для реализации проекта «Новая экспериментальная база для исследований центральной нервной системы» .

Хотя мини- и микросибсы пока не были использованы для создания экспериментальных моделей патологий центральной нервной системы человека и до сих пор не применялись в экспериментальной нейрохирургии, реализация такого проекта позволила бы существенно продвинуться в решении целого ряда проблем в этой области, таких, как

• исследование структурно-морфологических и функциональных характеристик мозга свиньи и создание экспериментальных моделей патологий центральной нервной системы человека;

• разработка и апробация методов диагностики и прогнозирования развития заболеваний центральной нервной системы человека;

• разработка и апробация методов лечения заболеваний центральной нервной системы человека .

Миниатюрные свиньи как домашниепитомцы

Мини- и микросибсы служат не только модельными объектами для научной работы. Карликовые свиньи могут быть замечательными домашними питомцами. Их можно содержать в домашних условиях так же, как кошек и собак .

Животные быстро поддаются дрессировке, они ласковы, послушны, очень умны и чистоплотны .

В отличие от кошек и собак у них нет шерсти, поэтому они не создают угрозы аллергии для хозяев .

Губернатор НСО В.А. Юрченко и руководитель проекта по созданию минии микросибсов д.б.н. проф. В.Н. Тихонов с книгой о мини-свиньях .

–  –  –

Познакомиться с микросибсами можно в лаборатории экологического воспитания ИЦиГ СО РАН (бывший СЮН) .

Адрес: 630090, Новосибирск, Академгородок, Цветной проезд 3 .

Тел.: 8(383) 330-40-77, E-mail: lew-ak@mail.ru

Режим работы:

пн. - пт.: 09.00-18.00 сб. - вс.: 12.00-14.00

Проезд на общественном транспорте:

Остановка - Дом ученых Отредактировано и подготовлено к печати в редакционно-издательском отделе ИЦиГ СО РАН Редакторы: А.А. Ончукова, И.Ю. Ануфриева Дизайн и верстка: А.В. Харкевич Фотографии предоставлены В. Н. Тихоновым

–  –  –

Отпечатано на полиграфической базе ИЦиГ СО РАН 630090, Новосибирск, пр. Акад. Лаврентьева, 10