Αιμορραγικό Εγκεφαλικό: Η επιστημονική έρευνα με τη συμμετοχή ζώων αποτελεί ζωτικό εργαλείο για την κατανόηση και τη θεραπεία ασθενειών. Οι επιστήμονες μπορούν να αναδημιουργήσουν πτυχές ανθρώπινων ασθενειών και να διερευνήσουν πώς ανταποκρίνεται η περίπλοκη σειρά συστημάτων του σώματος. Ωστόσο, είναι ένα ηθικό ερώτημα που διχάζει τις απόψεις και πολλοί επιστήμονες εργάζονται τώρα στα τρία R της έρευνας σε ζώα: να μειώσουν τον αριθμό των ζώων, να τα αντικαταστήσουν όπου είναι δυνατόν και να βελτιώσουν τις τεχνικές για την πρόληψη της ταλαιπωρίας των ζώων. Υπάρχει ένα ολόκληρο πεδίο επιστήμης αφιερωμένο σε αυτήν την προσέγγιση. Εύρεση εναλλακτικών μοντέλων σε είδη κατώτερης τάξης, δημιουργία προγνωστικών μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης κυτταρικών διεργασιών, κοινή χρήση ιστών από το ίδιο ζώο σε διάφορους κλάδους και ενημέρωση προκλινικών μελετών με μια προσέγγιση “από το κρεβάτι σε έναν πάγκο”. Στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, επιστήμονες ανέπτυξαν νέα μοντέλα για τη διερεύνηση εγκεφαλικών αιμορραγιών που θα αντικαθιστούσαν τη χρήση θηλαστικών σε πρώιμες μελέτες. Το αιμορραγικό εγκεφαλικό είναι η κύρια αιτία θανάτου και αναπηρίας παγκοσμίως, αλλά οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην κατανοούν πλήρως πότε ή γιατί συμβαίνει ή πώς να θεραπεύουν τους ασθενείς μετά. Αυτές οι ερωτήσεις μπορούν να απαντηθούν μόνο στο εργαστήριο και λόγω των πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ του αίματος, των ιστών του εγκεφάλου και των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος, αυτό έχει γίνει κυρίως σε ποντίκια, αρουραίους και άλλα θηλαστικά. Τα μοντέλα θηλαστικών είναι εξαιρετικά συστήματα για τη μελέτη των εγκεφαλικών αιμορραγιών, καθώς έχουν εγκεφάλους και αλληλεπιδρώντα κυκλοφορικά συστήματα που μοιάζουν αρκετά με τον άνθρωπο.
Ωστόσο, είναι δύσκολο να δημιουργηθεί μια αξιόπιστη εγκεφαλική αιμορραγία σε ένα τρωκτικό χωρίς χειρουργική επέμβαση, κάτι που είναι πολύ τεχνικά απαιτητικό και χρονοβόρο και ως εκ τούτου αδύνατο να κλιμακωθεί σε διαλογή εκατοντάδων φαρμάκων για τον εντοπισμό μιας πιθανής θεραπείας. Εάν οι επιστήμονες θέλουν να βρουν μια πιθανή θεραπεία για εκείνους τους ασθενείς που έχουν υποφέρει από εγκεφαλικό, μια τέτοια προσέγγιση πρέπει να είναι δυνατή. Νέα εναλλακτικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ περιλαμβάνουν ένα ζέβρα σταδίου προνύμφης και ένα σύστημα ανθρώπινων κυττάρων, που χρησιμοποιεί ένα πολυμερές φυκιών για να συγκρατεί το αίμα σε καλλιέργεια. Και οι δύο προσεγγίσεις προσφέρουν εναλλακτικές λύσεις στα θηλαστικά και θα προστεθούν στην εργαλειοθήκη που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι επιστήμονες για την προκλινική μελέτη των εγκεφαλικών αιμορραγιών. Κάθε μοντέλο έχει διαφορετικά πλεονεκτήματα. Μέχρι την ηλικία των πέντε ημερών, τα ψάρια ζέβρα με προνύμφη δεν αποτελούν προστατευόμενο είδος, σύμφωνα με τη νομοθεσία του Ηνωμένου Βασιλείου, επειδή δεν μπορούν να τραφούν ανεξάρτητα, και το ίδιο αντικαθιστούν προστατευόμενα είδη όπως τα ποντίκια και οι αρουραίοι. Μια προνύμφη ζέβρα είναι πολύ μικρή, επομένως μπορούμε να μελετήσουμε πολλά μεμονωμένα ζώα ταυτόχρονα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε να πάρουμε αποτελέσματα που είναι πιο αξιόπιστα από πειράματα. Είναι εντελώς διαφανή σε αυτά τα πρώιμα στάδια ανάπτυξης, επομένως η οπτικοποίηση του αίματος στον εγκέφαλο μπορεί να πραγματοποιηθεί μη επεμβατικά καθώς δεν υπάρχει κρανίο. Καθώς τα ψάρια γεννούν τα αυγά τους εξωτερικά, η συλλογή των εμβρύων από το ζευγάρι ζευγαρώματος είναι επίσης μια μη επεμβατική διαδικασία και μπορούμε εύκολα να δημιουργήσουμε γενετικές τροποποιήσεις που θα μιμηθούν τις ανθρώπινες ασθένειες. Μια τέτοια τροποποίηση είναι μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο που οδηγεί σε αιμορραγία στον εγκέφαλο. Αυτές οι προνύμφες παρουσιάζουν εγκεφαλική αιμορραγία αυθόρμητα σε ηλικία δύο ημερών και αναγεννούν τον εγκεφαλικό τους ιστό ανακτώντας πλήρως στα πρώτα νεανικά στάδια. Αυτό μας επιτρέπει να διερευνήσουμε την αυθόρμητη φύση της αιμορραγίας του ανθρώπινου εγκεφάλου, πώς τα κύτταρα του ανοσοποιητικού παίζουν ρόλο στον εγκέφαλο σε ένα ζωντανό ζώο και τελικά πώς αναρρώνουν. Παρόλο που το μοντέλο του ψαριού ζέβρα αντικαθιστά τα θηλαστικά στο εργαστήριο, πρέπει να διατηρήσουμε ενήλικα ζέβρα για να δημιουργήσουμε τα αυγά. Για επιστημονική εργασία με επίκεντρο «τρεις Rs», στόχος μας είναι να αντικαταστήσουμε πλήρως τα ζώα. Κάναμε ένα βήμα προς την αφαίρεση των ζώων στην εργασία μας, αναπτύσσοντας μια μέθοδο για τη δημιουργία ενός ανθρώπινου μοντέλου σε ένα πιάτο.
Η έκθεση των εγκεφαλικών κυττάρων στο αίμα είναι τοξική και, επομένως, για να τα κρατήσουμε ζωντανά για να τα μελετήσουμε, έχουμε αναπτύξει μια προσέγγιση για τη συγκράτηση του αίματος σε μια υδρογέλη για τον έλεγχο της απελευθέρωσης τοξικών παραγόντων. Αυτό επιτρέπει σε ένα βιώσιμο κυτταρικό σύστημα να διερευνά την παθολογία και να βοηθά στην απάντηση ερωτημάτων, όπως, ποιοι παράγοντες προκαλούν βλάβη στον εγκεφαλικό ιστό και θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι στόχοι για φάρμακα. Επιπλέον, όταν θέλουμε να ελέγξουμε φάρμακα για θεραπευτική χρήση, αυτό το μοντέλο είναι πολύ εύκολα κλιμακούμενο, ώστε να εφαρμόζονται εκατοντάδες φάρμακα ταυτόχρονα. Η δυνατότητα για αυτές τις προσεγγίσεις ως μοντέλα αντικατάστασης θα γίνει πραγματικότητα μόνο εάν και άλλα εργαστήρια εκτός του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ αρχίσουν να τα χρησιμοποιούν, για να συμπληρώσουν τις δικές τους μελέτες σε θηλαστικά. Η ταινία μας αποτυπώνει τα κίνητρα και τη μεθοδολογία για τη δημιουργία αυτών των μοντέλων, για να αναδείξει τις δυνατότητές τους και να ενθαρρύνει άλλους ερευνητές εγκεφαλικών επεισοδίων να τα υιοθετήσουν στις δικές τους προσεγγίσεις.
