幾十年來，大鼠和小鼠一直是生物醫(yī)學研究的支柱——包括了解癌癥和開拓新療法的研究。

新藥物化合物在批準用于人體臨床試驗之前，先在動物模型中測試其安全性和有效性。

但紀念斯隆凱特琳癌癥中心斯隆凱特琳研究所等研究機構的科學家們正在努力開發(fā)非哺乳動物替代品，以減少生物醫(yī)學研究中使用的嚙齒動物數量——這本身就是一個積極的結果，而且還可以降低成本并加速結果.

放射學家和核醫(yī)學醫(yī)師 Jan Grimm，醫(yī)學博士，博士，最近與德國和瑞士幾所大學的合作者共同撰寫了一篇Nature Communications論文，證明毛毛蟲可以作為嚙齒動物模型的替代品來研究腸道炎癥——a發(fā)生結直腸癌的危險因素。

在這里，Grimm 博士討論了這項研究及其意義。

為什么是毛毛蟲?

我們的研究使用了煙草天蛾 (Manduca sexta) 的幼蟲，因為它們與人類腸道結構和生理學具有高度相似性——科學家稱之為高度進化保守性。

煙草角蟲毛蟲足夠大，可以使用用于人類患者的相同儀器進行成像。

毛毛蟲基本上只有一根長腸，因此它們是研究炎癥性腸病的絕佳模型。

由于大約 75% 的已知人類致病基因在昆蟲中有對應物，因此這些模型可能有助于未來對其他疾病(包括癌癥、糖尿病、神經退化和感染)的臨床前研究。

與線蟲不同，線蟲是研究中使用的大約一根主食長度的蛔蟲，而煙草角蟲——實際上是毛蟲——大約有成人手指那么大。因此它們足夠大，可以用于醫(yī)學成像掃描，例如計算機斷層掃描 (CT)、磁共振成像 (MRI) 和正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 掃描。您可以很容易地看到腸道中的炎癥。

與傳統(tǒng)的哺乳動物模型相比，毛毛蟲還有哪些其他優(yōu)勢?

每個人都想減少研究中使用的動物——尤其是哺乳動物——的數量，用替代品取而代之，并改進它們的使用以限制它們經歷的痛苦程度。科學家稱其為三個 Rs。

因此，圍繞在研究中使用動物及其護理制定了許多標準和政策。在小鼠模型中開始一項新實驗，甚至只是嘗試另一種藥物組合，都可能需要幾個月的時間才能將其添加到方案中并獲得批準。

由于毛毛蟲是無脊椎動物，因此管理負擔較小。人們可以只設計實驗然后進行實驗，從而顯著加快研究速度。毛毛蟲在裝有一些新鮮葉子和濕紙巾的有機玻璃容器中很開心。這使我們能夠非常迅速地檢驗新的假設。

此外，與無脊椎動物相比，哺乳動物的生長速度非常緩慢，飼養(yǎng)成本也很高。所以這些實驗可以以更少的成本完成。

這種合作是如何開始的?

我看到該論文的主要作者、德國吉森弗勞恩霍夫分子生物學和應用生態(tài)學研究所的生物學家 Anton Windfelder 博士在北美放射學會會議上就該主題發(fā)表了演講。演講結束后我問了他幾個問題，然后與他會面。我認為這是一個非常令人興奮的想法和合作機會。

然后，就在 COVID-19 爆發(fā)之前，Windfelder 博士來紐約訪問，我們開始一起工作。他教我們如何處理毛毛蟲，如何喂養(yǎng)它們，如何用細菌混合物誘發(fā)炎癥。我們提供了我們的成像資源和分析的使用。其余的都是歷史，現在是一本不錯的出版物。