rata de laboratorio

En 1895, la Universidad Clark en Worcester, Massachusetts , estableció una población de ratas pardas albinas domésticas para estudiar los efectos de la dieta y para otros estudios fisiológicos .

La primera colonia de ratas en Estados Unidos utilizada para la investigación nutricional fue iniciada en enero de 1908 por Elmer McCollum ^{[ 11 ]} y luego, los requerimientos nutricionales de las ratas fueron utilizados por Thomas Burr Osborne y Lafayette Mendel para determinar los detalles de la nutrición proteica .

La genética de las ratas fue estudiada por William Ernest Castle en el Instituto Bussey de la Universidad de Harvard hasta su cierre en 1936. ^{[ 12 ]}

Gran parte del genoma de Rattus norvegicus ha sido secuenciado . ^{[ 13 ]} En octubre de 2003, los investigadores lograron clonar dos ratas de laboratorio mediante transferencia nuclear . Este fue el primero de una serie de avances que han comenzado a hacer que las ratas sean manejables como sujetos de investigación genética , aunque todavía están por detrás de los ratones, que se prestan mejor a las técnicas de células madre embrionarias que se utilizan habitualmente para la manipulación genética . Muchos investigadores que desean rastrear observaciones sobre el comportamiento y la fisiología hasta genes subyacentes consideran que aspectos de estos en ratas son más relevantes para los humanos y más fáciles de observar que en ratones, lo que impulsa el desarrollo de técnicas de investigación genética aplicables a las ratas.

WS Small sugirió que las ratas podrían medir la tasa de aprendizaje en un laberinto ; una sugerencia empleada por John B. Watson para su disertación doctoral en 1903. ^{[ 14 ]}

Las ratas de laboratorio también han demostrado ser valiosas en estudios psicológicos del aprendizaje y otros procesos mentales, ^{[ 15 ]} así como para comprender el comportamiento grupal y el hacinamiento (con el trabajo de John B. Calhoun sobre el sumidero conductual ). ^{[ 16 ] [ 17 ]} Un estudio de 2007 encontró que las ratas poseen metacognición , una capacidad mental previamente documentada solo en humanos y algunos primates . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

La función reproductiva de las ratas fue estudiada en el Instituto de Biología Experimental de la Universidad de California, Berkeley, por Herbert McLean Evans y Joseph A. Long. ^{[ 20 ]}

Las ratas se han utilizado durante mucho tiempo en la investigación del cáncer ; por ejemplo, en el Instituto Crocker para la Investigación del Cáncer . ^{[ 21 ]}

Un estudio de 1972 comparó las neoplasias en ratas Sprague Dawley de seis proveedores comerciales diferentes y halló diferencias altamente significativas en la incidencia de tumores endocrinos y mamarios . Incluso se observaron variaciones significativas en la incidencia de tumores de la médula suprarrenal entre ratas de la misma fuente criadas en distintos laboratorios. Todos los tumores testiculares, excepto uno , se presentaron en ratas de un único proveedor. Los investigadores descubrieron que la incidencia de tumores en ratas Sprague Dawley de diferentes proveedores variaba tanto entre sí como con respecto a otras cepas de ratas. Los autores del estudio "subrayaron la necesidad de extremar la precaución al evaluar los estudios de carcinogenicidad realizados en diferentes laboratorios o con ratas de diferentes fuentes". ^{[ 22 ]}

Los arcos aórticos de la rata se encuentran entre los más estudiados en modelos murinos debido a su marcada homología anatómica con el sistema cardiovascular humano . ^{[ 23 ]} Tanto los arcos aórticos de la rata como los humanos presentan ramificación posterior del tronco braquiocefálico , la arteria carótida común izquierda y la arteria subclavia izquierda , así como una curvatura geométricamente similar y no planar en las ramas aórticas . ^{[ 23 ]} Los arcos aórticos estudiados en ratas presentan anomalías similares a las de los humanos, incluyendo alteraciones en las arterias pulmonares y arcos aórticos dobles o ausentes. ^{[ 24 ]} A pesar de la analogía anatómica existente en la posición intratorácica del corazón, el modelo murino del corazón y sus estructuras sigue siendo una herramienta valiosa para el estudio de las afecciones cardiovasculares humanas. ^{[ 23 ]}

La laringe de la rata se ha utilizado en experimentos que involucran toxicidad por inhalación, rechazo de aloinjertos y respuestas a la irradiación. Un experimento describió cuatro características de la laringe de la rata. La primera fue la ubicación e inserciones del músculo tiroaritenoideo, el músculo cricoaritenoideo alar y el músculo cricoaritenoideo superior; la otra fue el músculo recientemente denominado que se extendía desde el aritenoides hasta un tubérculo en la línea media del cricoides. Estos músculos recientemente denominados no se observaron en la laringe humana. Además, se describió la ubicación y configuración del cartílago alar laríngeo. La segunda característica fue que la forma en que los músculos recientemente denominados parecían ser familiares para los de la laringe humana. La tercera característica fue que una comprensión clara de cómo se distribuyen los potenciales evocados motores (PEM) en cada uno de los músculos laríngeos fue útil para comprender los efectos de la inyección de toxina botulínica. Los potenciales evocados motores (PEM) en el músculo cricoaritenoideo posterior, el músculo cricoaritenoideo lateral, el músculo cricotiroideo y el músculo cricoaritenoideo superior se concentraron principalmente en la parte media del vientre muscular. Además, los PEM del músculo tiroaritenoideo medial se concentraron en la parte media del vientre, mientras que los PEM del músculo tiroaritenoideo lateral se concentraron en el tercio anterior del vientre. La cuarta y última característica que se aclaró fue cómo se distribuían los PEM en el músculo tiroaritenoideo. ^{[ 25 ]}

Los científicos también han dedicado tiempo a estudiar la termorregulación de la cola de la rata en sus investigaciones. La cola de la rata funciona como un intercambiador de calor variable. El flujo sanguíneo de la cola permite que se produzca la termorregulación, ya que está bajo el control de los nervios vasoconstrictores simpáticos. ^{[ 26 ]} La vasodilatación se produce cuando la temperatura de la cola aumenta, provocando una pérdida de calor. La vasoconstricción se produce cuando la temperatura de la cola disminuye, permitiendo que se conserve el calor. La termorregulación en la cola de la rata se ha utilizado para estudiar el metabolismo. ^{[ 27 ]}

La rata Wistar es una rata albina no endogámica. Esta raza se desarrolló en el Instituto Wistar en 1906 para su uso en investigación biológica y médica, y es notablemente la primera rata desarrollada para servir como organismo modelo en una época en que los laboratorios utilizaban principalmente el ratón doméstico ( Mus musculus ). Más de la mitad de todas las cepas de ratas de laboratorio descienden de la colonia original establecida por el fisiólogo Henry Herbert Donaldson , el administrador científico Milton J. Greenman y la investigadora genética/embrióloga Helen Dean King . ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

La rata Wistar es actualmente una de las más utilizadas en la investigación de laboratorio. Se caracteriza por su cabeza ancha, orejas largas y una cola siempre más corta que su cuerpo. Las razas Sprague Dawley y Long-Evans se desarrollaron a partir de la Wistar. Las Wistar son más activas que otras razas como la Sprague Dawley. La rata espontáneamente hipertensa y la Lewis son otras cepas conocidas derivadas de la Wistar.

La rata Long-Evans es una rata no endogámica desarrollada por Long y Evans en 1915 mediante el cruce de varias hembras Wistar con un macho gris salvaje. Las ratas Long-Evans son blancas con una capucha negra, o en ocasiones blancas con una capucha marrón. Se utilizan como organismo modelo multipropósito , frecuentemente en investigación del comportamiento, especialmente en la investigación sobre el alcohol. Las ratas Long-Evans consumen alcohol a un ritmo mucho mayor que otras cepas, por lo que requieren menos tiempo para estos estudios de comportamiento.

La Sprague Dawley es una raza de rata albina multipropósito, no endogámica, ampliamente utilizada en investigación médica y nutricional. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]} Su principal ventaja es su tranquilidad y facilidad de manejo. ^{[ 38 ]} Esta raza de rata fue producida por primera vez por las granjas Sprague Dawley (que más tarde se convertirían en la Sprague Dawley Animal Company ) en Madison, Wisconsin , en 1925. El nombre originalmente era compuesto, aunque el estilo de marca actual (Sprague Dawley, la marca registrada utilizada por Inotiv ) no lo es. El tamaño promedio de la camada de la rata Sprague Dawley es de 11,0. ^{[ 39 ]}

Estas ratas suelen tener una cola más larga en proporción a la longitud de su cuerpo que las Wistar. Se utilizaron en el caso Séralini , donde se afirmó que el herbicida RoundUp aumentaba la incidencia de tumores en estas ratas. Sin embargo, dado que se sabe que estas ratas desarrollan tumores a un ritmo elevado (y muy variable), el estudio se consideró defectuoso en su diseño y sus hallazgos carecían de fundamento. ^{[ 40 ]}

La rata biobreeding (también conocida como rata biobreeding propensa a la diabetes o rata BBDP) es una cepa endogámica que desarrolla espontáneamente diabetes autoinmune tipo 1. Al igual que los ratones NOD , las ratas biobreeding se utilizan como modelo animal para la diabetes tipo 1. Esta cepa reproduce muchas de las características de la diabetes tipo 1 humana y ha contribuido enormemente a la investigación de la patogénesis de la diabetes tipo 1. ^{[ 41 ]}

La rata Brattleboro es una cepa desarrollada por Henry A. Schroeder y el técnico Tim Vinton en West Brattleboro , Vermont, a partir de 1961, para la Facultad de Medicina de Dartmouth . Presenta una mutación genética natural que impide a los ejemplares producir la hormona vasopresina , esencial para el control de la función renal. Henry Schroeder y el técnico Tim Vinton criaban estas ratas para su uso en laboratorio cuando observaron que la camada de 17 bebía y orinaba en exceso.

Las ratas de laboratorio sin pelo proporcionan a los investigadores datos valiosos sobre sistemas inmunitarios comprometidos y enfermedades renales genéticas. Se estima que existen más de 25 genes que causan la ausencia de pelo recesiva en ratas de laboratorio. ^{[ 42 ]} Los más comunes se denominan rnu (Rowett nude), fz (fuzzy) y shn (shorn).

• Las ratas desnudas de Rowett, identificadas por primera vez en 1953 en Escocia, carecen de timo . La ausencia de este órgano compromete gravemente su sistema inmunitario, con un aumento especialmente drástico de las infecciones del tracto respiratorio y los ojos. ^{[ 43 ]}
• Las ratas Fuzzy fueron identificadas en 1976 en un laboratorio de Pensilvania. La principal causa de muerte entre las ratas fz/fz es, en última instancia, una insuficiencia renal progresiva que comienza alrededor del año de edad. ^{[ 44 ]}
• Las ratas esquiladas se criaron a partir de ratas Sprague Dawley en Connecticut en 1998. ^{[ 45 ]} También sufren graves problemas renales.

La rata Lewis fue desarrollada por Margaret Lewis a partir de la cepa Wistar a principios de la década de 1950. Sus características incluyen coloración albina, comportamiento dócil y baja fertilidad. ^{[ 46 ]} La rata Lewis padece varias patologías espontáneas: primero, puede sufrir una alta incidencia de neoplasias, cuya esperanza de vida está determinada principalmente por esto. Las más comunes son adenomas de la hipófisis y adenomas/adenocarcinomas de la corteza suprarrenal en ambos sexos, tumores de la glándula mamaria y carcinomas endometriales en hembras, y adenomas/adenocarcinomas de células C de la glándula tiroides y tumores del sistema hematopoyético en machos. Segundo, las ratas Lewis son propensas a desarrollar una leucemia linfática espontánea trasplantable. Por último, en la vejez, a veces desarrollan esclerosis glomerular espontánea. ^{[ 46 ]}

Las aplicaciones de investigación incluyen la investigación de trasplantes, la artritis e inflamación inducidas, la encefalitis alérgica experimental y la diabetes inducida por STZ. ^{[ 47 ] [ 46 ]}

La rata del Real Colegio de Cirujanos (o rata RCS) es el primer animal conocido con degeneración retiniana hereditaria. Aunque el defecto genético no se conoció durante muchos años, se identificó en el año 2000 como una mutación en el gen MERTK. Esta mutación provoca una fagocitosis defectuosa de los segmentos externos de los fotorreceptores por parte del epitelio pigmentario de la retina. ^{[ 48 ]}

La rata temblorosa Kawasaki (SRK) es un mutante autosómico recesivo que presenta una deleción corta en el gen RELN (reelina). ^{[ 49 ]} Esto resulta en una menor expresión de la proteína reelina, esencial para la correcta laminación de la corteza y el desarrollo del cerebelo . Su fenotipo es similar al del ratón reeler , ampliamente estudiado . La rata temblorosa Kawasaki fue descrita por primera vez en 1988. ^{[ 50 ]} Esta y la rata Lewis son cepas bien conocidas desarrolladas a partir de ratas Wistar.

La rata Zucker fue criada para ser un modelo genético para la investigación sobre la obesidad y la hipertensión. Recibe su nombre de Lois M. Zucker y Theodore F. Zucker, investigadores pioneros en el estudio de la genética de la obesidad. Existen dos tipos de rata Zucker: una rata Zucker delgada, denominada como rasgo dominante (Fa/Fa) o (Fa/fa); y la rata Zucker característicamente obesa (o gorda) o rata Zucker diabética gorda (rata ZDF), que en realidad es un rasgo recesivo (fa/fa) del receptor de leptina , capaz de pesar hasta 1 kilogramo (2,2 lb) , más del doble del peso promedio. ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]} 

Las ratas Zucker obesas tienen altos niveles de lípidos y colesterol en su torrente sanguíneo, son resistentes a la insulina sin ser hiperglucémicas y aumentan de peso debido a un incremento tanto en el tamaño como en el número de células grasas . ^{[ 54 ]} La obesidad en las ratas Zucker está relacionada principalmente con su naturaleza hiperfágica y hambre excesiva; sin embargo, la ingesta de alimentos no explica completamente la hiperlipidemia ni la composición corporal general. ^{[ 52 ] [ 54 ]}

Una rata knockout (también escrita knock out o knock-out ) es una rata modificada genéticamente con un solo gen desactivado mediante una mutación dirigida . Las ratas knockout pueden imitar enfermedades humanas y son herramientas importantes para estudiar la función genética y para el descubrimiento y desarrollo de fármacos. La producción de ratas knockout se hizo técnicamente factible en 2008, gracias a un trabajo financiado con 120 millones de dólares de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) a través del Consorcio del Proyecto de Secuenciación del Genoma de la Rata , y al trabajo realizado por los miembros del Consorcio de Ratas Knock Out (KORC). SAGE Labs está comercializando modelos de ratas knockout para la enfermedad de Parkinson , la enfermedad de Alzheimer , la hipertensión y la diabetes , utilizando tecnología de nucleasas de dedos de zinc .