La capra (Capra aegagrus hircus)
La capra è un mammifero domestico ruminante che appartiene alla famiglia dei bovidi, che comprende tra gli altri le pecore e i bovini. La sua domesticazione risale a circa 10000 anni fa.
Le capre sono sempre più accettate come modello animale consolidato per la ricerca biomedica, per la pratica chirurgica e l’insegnamento. Sono usate nella ricerca medica, ortopedica, psicologica, chemioterapica e fisiologica. I prioni, le proteine che svolgono un ruolo cruciale nella malattia della mucca pazza e nella malattia di Creutzfeldt-Jacob, sono state scoperte per la prima volta nella pecora e nella capra. Questa ricerca ha vinto un Premio Nobel nel 1997.
Le capre possono essere docili, facili da gestire e da trasportare, intelligenti, affettuose, amichevoli e pulite. Sembrano anche più robuste di altre specie nella famiglia dei ruminanti. Rispetto ai bovini, la loro taglia più piccola permette di alloggiarle in un’area relativamente limitata.
Il genoma della capra non è ancora stato sequenziato, ma è stato sequenziato il genoma dei bovini e della pecora e queste informazioni sono state usate per facilitare il lavoro nella capra.
Usare un animale di grandi dimensioni, ma non troppo
La ricerca su animali di grandi dimensioni apre la possibilità di fare biopsie e di raccogliere campioni frequentemente e di ottenere molte più cellule da un campione. Inoltre rende possibile inserire cateteri in più vasi sanguigni. Questo non si può fare in animali piccoli come i roditori.
La dimensione degli organi è simile tra alcuni modelli animali di grandi dimensioni e gli esseri umani; per questo gli animali grandi sono migliori modelli per la chirurgia, l’emodinamica e forse un giorno come fonte per xenotrapianti.
Gli animali di grandi dimensioni possono essere usati per il cosiddetto “pharming”, cioè per produrre grandi quantità di proteine utili nel latte di animali transgenici come mucche, maiali, pecore o capre. Un esempio è l’alfa-1-antitripsina prodotta nel latte di pecora per pazienti con enfisema polmonare che non hanno questo enzima.
I noltre, un vantaggio unico nell’uso di specie di animali da allevamento o da compagnia è che permette anche di svolgere ricerca con un doppio scopo. Questo tipo di ricerca non solo offre benefici alla salute umana ampliando la conoscenza dei processi biologici, ma può anche far avanzare la pratica dell’allevamento, per farci avere un continuo rifornimento di carne e prodotti caseari abbondanti, sicuri, convenienti e di alta qualità.
Dal momento che altri modelli animali di grandi dimensioni stanno diventando più costosi e difficili da procurarsi, la comunità della ricerca scientifica deve cercare alternative adatte. Spesso i recinti, le cucce e le gabbie per il trasporto pensati per altri tradizionali animali da laboratorio di grandi dimensioni (come cani e suini) possono essere facilmente modificati per le capre. La natura amichevole e docile della capra può renderla un desiderabile modello animale per la ricerca e per l’insegnamento.
Lo studio delle malattie umane
Varie malattie che colpiscono naturalmente le capre le rendono modelli animali adatti per lo studio di alcune patologie umane. Le capre infettate con il virus dell’artrite encefalite caprina (virus AEC) sono usate come modello per l’artrite reumatoide cronica umana. Il virus dell’artrite encefalite caprina è un retrovirus imparentato con il retrovirus dell’HIV.
La miotonia congenita colpisce diverse varietà di capre, che sono usate come modelli sperimentali per gli studi della miotonia umana.
Le capre pigmee sono considerate buone produttrici di anticorpi nella ricerca immunologica.
Pratica chirurgica e insegnamento
A causa dell’opinione pubblica e dei costi crescenti associati con l’uso di cani, alcune scuole di veterinaria e alcuni programmi di formazione per medici hanno rimpiazzato il cane con la capra nei laboratori di pratica chirurgica. La capra è stata ampiamente utilizzata come modello animale per la ricerca, l’insegnamento e i test sui biomateriali.
Allevamento e “pharming”
La recente letteratura scientifica ha descritto l’importanza dello sviluppo di animali da allevamento transgenici. Le prime ricerche si sono focalizzate sull’alterazione del fenotipo per aumentare il tasso di crescita degli animali e migliorare la composizione del corpo, per esempio riducendo il grasso. Attualmente le tecniche di modificazione transgenica sono applicate con lo scopo di creare piccoli ruminanti transgenici in grado di produrre grandi quantità di prodotti farmaceutici umani attraverso la sintesi di proteine ricombinanti secrete nel latte.
Riproduzione
In alcune capre è comparsa una mutazione naturale che causa l’assenza di corna e l’inversione sessuale di individui XX in maschi. Negli ultimi 15 anni almeno, le capre sono state quindi usate come modello per lo studio della differenziazione delle gonadi.
Il primo gene importante per la differenziazione delle ovaie nei mammiferi (il gene FOXL2) è stato scoperto nelle capre. L’assenza di questo gene porta a una differenziazione precoce dei testicoli negli animali mutanti.
L’uso di animali di grandi dimensioni può avere i suoi vantaggi, anche per la ricerca in ambito riproduttivo. Un esempio è la possibilità di usare cateteri nei vasi della madre e del feto durante la gravidanza. Questo permette ai ricercatori di ottenere campioni ripetuti durante la gestazione in diverse condizioni sperimentali, per esempio per studiare il trasferimento di sostanze attraverso la placenta. Un altro vantaggio è la capacità di monitorare in modo non invasivo lo sviluppo delle ovaie con l’uso di ultrasuoni, e prelevare campioni dai follicoli ovarici dopo diversi trattamenti, senza dover sacrificare l’animale.
Ricerca sulla febbre Q
Tra il 2007 e il 2010 i Paesi Bassi hanno dovuto affrontare la più grande epidemia di febbre Q mai riportata, che ha portato a più di 4000 casi umani.
La febbre Q è un’infezione batterica che può essere trasmessa agli esseri umani da parte di animali infetti, soprattutto pecore, bovini e capre. La maggior parte delle persone infettate non hanno sintomi o mostrano solo leggeri sintomi para-influenzali, che passano nell’arco di due settimane. Tuttavia, i sintomi possono a volte durare diversi mesi, e occasionalmente l’infezione può condurre a problemi potenzialmente letali se si diffonde ad altre parti del corpo, come il cuore. Se la febbre Q colpisce una donna durante la gravidanza, il bambino può nascere prima del termine o sottopeso, e c’è il rischio di avere un aborto spontaneo o di partorire un bambino morto.
Per comprendere il rischio che capre infettate con la febbre Q rappresentano per gli umani, è stata iniziata una ricerca per studiare la patogenesi del batterio in capre incinte e non incinte. Questo modello di capra colpita da febbre Q ha fornito nuove informazioni sull’escrezione del batterio e su altri potenziali rischi per gli esseri umani. Questo ha fatto focalizzare le misure di controllo. Si raccomanda di evitare il contatto con gli animali, soprattutto mentre gli animali stanno partorendo, e di non consumare latte crudo o prodotti caseari fatti con latte crudo.
Gli scienziati stanno ancora studiando il confronto tra l’immunità innata nelle capre e negli umani, così come la genomica del batterio della febbre Q, per conoscere meglio il batterio e le sue interazioni con i loro ospiti umani e animali. Questo potrebbe portare a sviluppare migliori misure di controllo e a migliorare il trattamento dei pazienti umani colpiti da febbre Q acuta e cronica.
Capre transgeniche
Le capre transgeniche possono essere usate per produrre una grande varietà di anticorpi e proteine ricombinanti biologicamente attive. Tra queste, sia proteine di grandi e piccole dimensioni sia proteine glicosilate che contengono zuccheri specifici legati in siti particolari nella molecola proteica matura.
I tipi di anticorpi che possono essere creati usando animali transgenici comprendono anticorpi di topo, anticorpi parzialmente umanizzati e anticorpi umani. Si possono produrre proteine di ogni tipo, tra cui è importante citare come esempio le proteine anticoagulanti e proteine che possono essere legate alla sequenza target di un anticorpo antitumorale.
Gli animali transgenici sono stati sviluppati per la prima volta nel 1985 e dopo poco tempo sono stati utili per la produzione di prodotti farmaceutici biologici, dal momento che gli animali possono esprimere la proteina desiderata nel loro latte in quantità e qualità sufficiente. L’animale transgenico ideale produce molto latte, dove si trova la proteina prodotta, e si riproduce in tempi relativamente brevi. Tipicamente, sono usati gli animali da latte per la grande quantità di latte prodotto. Le capre sono state scelte per diversi motivi, in particolare perché hanno generazioni molto brevi, di 18 mesi.
Le capre producono circa 800 litri di latte all’anno. L’utilizzo di capre ha mostrato di poter aumentare in modo significativo la resa della proteina attiva, con una produzione 10 volte maggiore rispetto a quella delle colture cellulari.
L’aspetto cruciale di questo metodo di sviluppo del farmaco è l’uso della ghiandola mammaria. La principale funzione della ghiandola mammaria è la produzione di una soluzione che contiene una varietà di proteine, alcune delle quali sono difficili o impossibili da creare in bioreattori basati su colture di tessuti. Inoltre, la ghiandola mammaria è in grado di processare proteine complete attraverso la glicosilazione e la gamma-carbossilazione, funzioni che avvengono dopo la traduzione del DNA in proteine.
Le proteine prodotte grazie a tecniche transgeniche sono isolate dal latte in un processo in più fasi, che comprende sia metodi normalmente usati da bioreattori di colture cellulari sia procedimenti adattati dall’industria casearia. Le proteine risultanti raggiungono gli stessi standard di qualsiasi altra proteina ricombinante. Ovviamente sono state affrontate le preoccupazioni sulla sicurezza: tutte le capre sono certificate per l’assenza della malattia scrapie dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti, le fattorie sono ispezionate dalla FDA e le capre ricevono accurate cure veterinarie.
Nel 2017 nel Regno Unito un totale di 108 procedure sperimentali hanno utilizzato capre per la ricerca.
References
-
Febbre Q: https://www.nhs.uk/conditions/q-fever/
-
Bambino nato morto: https://www.nhs.uk/conditions/stillbirth/
-
Produzione di proteine a scopo farmaceutico da parte di animali transgenici: https://is.muni.cz/el/1431/podzim2016/Bi7430/um/66384660/2009_Houdebine__production_of_pharma_in_transgenic_animals_.pdf
-
Statistiche di procedure su animali vivi nel Regno Unito nel 2017: https://www.gov.uk/government/statistics/statistics-of-scientific-procedures-on-living-animals-great-britain-2017
Last edited: 17 March 2019 15:07