【鼠科學】「實驗鼠」從何而來?老鼠由害蟲進到動物室的「上位」之路

俗話說:「過街老鼠,人人喊打。」老鼠,在中國古代可說是惡名昭彰,不僅是竊取人類糧食的禍患之一,甚至為傳播病源的媒介。但現代社會中,老鼠,成為人人愛不釋手的寵物,也是醫學研究領域最主要的實驗動物。為何在這幾世紀的時間中,老鼠在人類心中的地位會有如此轉變呢?

遺傳學之父掀起的實驗動物潮

我們將時間倒轉回 18 世紀的遺傳學之父孟德爾利用豌豆雜交發現遺傳定律後,這項頗具爭議重大發現仍沉寂了 30 多年,在 1900 年重新被歐洲科學家 Hugo de VriesCarl Erich Correns Erich von Tschermak 各自發現此一定律,從那時候,生命科學家們開始利用不同物種驗證孟德爾的遺傳定律(當然,老鼠也被抓去做實驗啦~)

孟德爾當時只用豌豆來解釋遺傳法則,引起各界科學家爭相拿各種動物證實此一法則。
圖\GIPHY

當寵物鼠養進實驗室

同年,一位退休的女老師 Abbie E. C. Lathrop ,回到她的家鄉美國麻薩諸塞州格蘭比,並開了一家當時正夯的寵物鼠養殖場(當時養老鼠比養殖雞還賺 XD),由於鼠類繁殖數目龐大,且 Lathrop 對養殖鼠的飼養條件及繁殖有非常完整詳盡的記錄,因此訂單絡繹不絕,連哈佛大學 Bussey 研究所的研究人員也成為她的常客1

而此時 Bussey 研究所的所長 William Ernest Castle 便開始利用買進的小鼠研究腫瘤與孟德爾定律。而他的學生 Clarence Cook Little 也利用小鼠的近親交配(鼠界亂倫?)選育出第一個近親品系的實驗小鼠,由於此品系的毛色為淡褐色,因此被命名為 DBA/2 (Dilute Brown non-Agouti) 。

Clarence Cook Little 是開創近親品系小鼠的第一人,為養殖實驗動物的一大突破。
圖\GIPHY

一戰結束後, Little 來到冷泉港,創建了 Jackson 實驗室,專門開展小鼠遺傳學和人類疾病的研究,如今該研究機構保存了 6500 種以上的小鼠品系。(也就是為什麼現在能看到各種顏色的實驗小鼠啦~)

小知識

讀到這裡,想必讀者會很納悶地 OS :「不對啊~常見的實驗鼠難到不是白色的嗎?怎麼會是褐色的呢?」我們普遍認知的實驗「小白鼠」,最初是生物學家 Halsey J.Bagg 所繁育的,由於酪胺酸酵素突變導致黑色素無法合成,而使毛髮和膚色呈白化現象(也就是白化症的老鼠)。

想像一下,如果這些實驗小鼠能夠近親繁殖的話,不僅可以不用大老遠找到來自不同血緣的配偶,自己在實驗室就可以讓牠跟自己的哥哥、姊姊們交配,生出一代接著一代的鼠群們,很是方便!此外,近親繁殖能夠使牠們的基因配對單一化,減少因其他血緣的基因多樣性而造成的實驗誤差。

什麼?!人類和老鼠是近親?

雖然老鼠易於養殖,但拿來做人類的醫學研究……真的準嗎?畢竟老鼠又不是人類!自從人類基因組計畫時代的到來,生物學家及演化學家們開始紛紛比對人類與其他物種的親緣關係,不僅為突破過往演化觀念的錯誤,也為基因定序畫下重要的里程碑。

而 2003 年美國國家人類基因組研究院 (NHGRI) 首席資深科學家 Eric D. Green 的研究團隊發現與靈長類(即人類、黑猩猩與狒狒等)最親近的是齧齒類(大鼠與小鼠),食肉類(貓、狗)和偶蹄類(牛、豬)反而較遠。奠定了小鼠實驗在人類醫學上有一定的可信度。2

基因定序的發展,使人類能更進一步確認物種的親緣關係。圖\GIPHY

癌症免疫學與老鼠相遇蹦出新火花

19 世紀末期,有位外科醫師 William B. Coley 發現癌症病患如果於腫瘤處感染細菌,復發的情況比沒受感染的病患少。他認為細菌感染啟動身體某些機制去抵抗癌症,然而當時並未有「免疫」一詞,且患者們治療效果時好時壞,招致學界批評,因此並沒有受到重視,隨後也被放射線治療及化學療法所掩蓋3

而 1982 年比利時免疫學家 Thierry Boon 發現 T 細胞可抓出的「腫瘤抗原」 (tumor antigens),也就是癌細胞基因突變的產物。 此外, 20 世紀中期,科學家們利用小鼠進行腫瘤移植實驗,結果證實小鼠的免疫系統有能力清除癌細胞,且不會攻擊正常細胞。也算是讓 William B. Coley 當時的發現得以申冤了4~~

William B. Coley 將細菌打入病人腫瘤病灶處,誘導免疫細胞攻擊腫瘤,然而當時並未有「免疫」一詞。圖\GIPHY

結語

在醫學研究領域上,小鼠實驗成為人體試驗的先鋒部隊,為人類眾多的疾病(尤其是棘手的癌症 )試驗藥物的安全性,還要承受被移植腫瘤的痛苦。牠們的犧牲換來了多種新藥測試的研發,也引起動物倫理的爭議。老鼠,在過去或許被歸類為害蟲,然而在眾多科學家的研究成果中,現代的小鼠,已然成為人類醫學研究史上最重要的實驗動物。

參考資料:

  1. Birth of the Lab Mouse
  2. Comparative analyses of multi-species sequences from targeted genomic regions
  3. The Toxins of William B. Coley and the Treatment of Bone and Soft-Tissue Sarcomas
  4. 癌症免疫治療早在 100 年前就用於醫治癌症病患

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Curious曉白

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