Los modelos animales en la investigación biomédica

Los modelos animales en la investigación biomédica

Los modelos animales se han utilizado en investigación desde hace muchísimos años y constituyen un paso fundamental en el estudio de enfermedades humanas. Su uso se ha ido acotando poco a poco, pero sigue siendo un pilar insustituible en multitud de estudios.

Se emplean fundamentalmente en la investigación y la industria y hasta hace unos años, también en docencia.

En las universidades se utilizaban en prácticas para aprender y observar procesos fisiológicos, características anatómicas, y adquirir las destrezas necesarias en cirugía. Es en este campo se está reduciendo mucho el empleo de animales siendo reemplazado por alternativas como simulaciones por ordenador.

Dentro de la industria, donde más se empelan animales de laboratorio son, en la prueba y producción de nuevas moléculas de interés, como pueden ser los fármacos;  y en las pruebas de seguridad y toxicidad de productos de consumo. En este campo también se está intentando reducir el número de animales que se emplean con estos fines, para ello se están introduciendo modelos matemáticos y la simulación por ordenador de las interacciones fármaco-proteína (modelo in silico).

En investigación se emplean  para progresar en el conocimiento científico, como modelos en el estudio de enfermedades y para probar y desarrollar nuevas terapias.

Los animales se emplean para garantizar la seguridad de los nuevos fármacos antes de ser administrados a las personas durante los ensayos clínicos, esta etapa previa se conoce como ensayos preclínicos y están encaminados a evaluar su toxicidad, la eficacia, vía de administración, efectos secundarios y validar su potencial terapéutico. Estos ensayos preclínicos primero se realizan sobre cultivos celulares, y en una etapa posterior, sobre animales de laboratorio.

Además de emplearse en los campos ya citados, los animales también son necesarios para la obtención de sueros y proteínas sanguíneas, producción de vacunas, producción de anticuerpos que serán empleados en multitud de técnicas de laboratorio (inmunoensayos), producción de anticuerpos con fines terapéuticos, obtención de células y órganos.

La comunidad científica no es insensible a los prejuicios éticos y morales que supone el trabajar y sacrificar animales. En una sociedad del bienestar y el conocimiento no queda justificado ejercer crueldad sobre los animales y es responsabilidad de la comunidad científica no ocasionar daños innecesarios. Por ello, se ha convertido en una prioridad buscar formas de reemplazar y reducir el número de animales en la experimentación.

Para garantizar el bienestar de los animales, su cuidado, evitar el dolor y el estrés, se ha desarrollado una legislación muy estricta y se han establecido comités de bioética que velan por el cumplimiento de estos objetivos.

Los fundamentos para un uso racional de los animales se basan en el principio de las tres R’s: Reducir, reemplazar y refinar. Reducir implica utilizar el menor número posible de animales que permitan obtener resultados científicamente válidos. Reemplazar es sustituir el empleo de animales por métodos alternativos como son los modelos matemáticos, cultivos celulares, simulación por computación (modelos in silico), siempre que sea posible. Refinamiento supone utilizar estándares internacionales de procedimientos encaminados a minimizar el dolor y asegurar el bienestar de los animales. Asegurar el bienestar de los animales implica obtener resultados más fiables y supone, en la práctica, la reducción en el número de experimentos necesarios a realizar.

Los métodos alternativos al empleo de animales nos son muy útiles para disminuir el número de animales necesarios en la experimentación, pero no pueden predecir con fiabilidad los efectos que tendrían en un organismo debido a la gran complejidad de un ser vivo completo. En la actualidad, lo más razonable parece ser considerar el empleo de animales como modelos como una herramienta imprescindible para la investigación, prevención y cura de enfermedades humanas, empleando en la medida de lo posible alternativas válidas, reducir el número de animales a emplear y disminuir el sufrimiento de los animales.

Microscopía de fluorescencia confocal de un corte de cerebro de ratón.
A: hemisferio izquierdo; B: hemisferio derecho; C: corteza cerebral; D: Cuerpo calloso; E: ventrículo lateral; F: tercer ventrículo; G: región CA del hipocampo; H: giro dentado del hipocampo

Imagen obtenida en la colaboración de las Dras Pilar Sánchez y Cristina Zahonero (UFIEC-ISCIII)

El ratón como modelo animal

Se emplean muchos animales como modelos en la investigación, pero es, sin duda, el ratón el más utilizado en la mayoría de los experimentos en los campos de la medicina y la biología.

Los ratones muestran una serie de ventajas con respecto a otros animales de experimentación; son animales complejos capaces de reproducir enfermedades humanas, son pequeños y manejables, su mantenimiento es fácil y no muy costoso, con un corto periodo reproductivo con camadas grandes. Otra serie de ventajas son las metodológicas, se puede manipular su carga genética con relativa facilidad, se poseen herramientas moleculares como son sondas de cDNA y abundantes anticuerpos específicos, existen más de 450 cepas consanguíneas diferentes y existe un bagaje histórico en los laboratorios muy importante.

Es el modelo experimental elegido especialmente en los campos de los trastornos inmunológicos, como pueden ser las enfermedades autoinmunes y la hipersensibilidad tardía o alergia, en oncología, o en infecciones experimentales por diferentes organismos, también se emplea en embriología, aunque en este campo está ganando terreno un animal de experimentación emergente como es el pez cebra, que ofrece otra serie de ventajas en este tipo de estudios.

La gran importancia de este animal al avance en el conocimiento de las enfermedades humanas radica en la disponibilidad que se tiene de manejar animales transgénicos, knock-out y cepas consanguíneas permitiendo el estudio in vivo de la función de determinados genes y su influencia en el desarrollo de las enfermedades de origen genético.

Embrión de pez cebra

Con la colaboración de la Dra Aránzazu Sanchis Otero y el Dr. Jesús Pablo García Cambero,  CNSA-ISCIII

Para saber más:

El modelo animal en la investigación biomédica. Silvia Hernández. Biomedica, 2 (3), 252-256. (2006)

Ética de la investigación en modelos animales de enfermedades humanas. Eduardo Rodríguez Yunta. Acta Bioethica, 13 (1), 25-40 (2007)