Çeviri: Betül Sevinç, Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon Uzmanı
Alternatives to animal testing: A review
Sonali K. Doke, Shashikant C. Dhawale
Saudi Pharmaceutical Journal (2015) 23, 223–229
1.Giriş
Hayvanların yiyecek, ulaşım, spor, eğlence ve arkadaşlık gibi farklı amaçlar için kullanılması insanlığın varlığı kadar eskidir. Hayvanları araştırma amaçlı kullanmak uzun süreli kullanımlardan biridir. Fareler, ratlar, hamstırlar, tavşanlar, balıklar (zebra balığı, alabalık), kuşlar (genellikle tavuk), kobay fareleri, amfibikler (kurbağa), primatlar, köpekler, kediler gibi çeşitli hayvanlar uzun yıllardır araştırma amaçlı kullanılmaktadır (CULABBR, 1988).
İnfeksiyöz ve noninfeksiyöz hastalıklara yeni tedavi geliştirmede kullanılan ilaç testleri ve toksikoloji taramaları bu çalışmaların büyük kısmını oluşturur. Hayvanlar medikal prosedürlerin ve cerrahi müdahalelerin etkisini anlamak için de kullanılmıştır. Ayrıca aşı, antibiyotik gibi ürünleri elde etmek için de kullanılmışlardır (Giacomotto and Segalat, 2010; Hendriksen, 2009, 2007). Medikal teknolojinin ilerlemesi ile araştırmalarda kullanılan hayvan sayısı da artmaktadır. Her yıl milyonlarca deney hayvanı (deneylerde kullanılan hayvan) tüm dünyada kullanılmaktadır. Örneğin, İngiltere’de 2011 yılında 3.71 milyon, Amerika’da 2009 yılında 1,131,076, Almanya’da 2.13 milyon hayvan deney amaçlı kullanılmıştır (www.rspca.org.uk, Rusche, 2003). Bu geniş deney hayvanı (deneylerde kullanılan hayvan) popülasyonu çeşitli üniversite veya ulusal üreme merkezlerinden sağlanmaktadır. Bunlar sınıf A satıcıyı oluştururken, müzayede ve hayvan barınakları gibi muhtelif yerlerden aracılı temin sınıf B satıcı olarak tanımlanır. Birkaç örnekte maymun ve kuş gibi vahşi hayvanların kullanımı mevcuttur (Baumans, 2005). Klinik test laboratuvarlarında, hayvanlara gruplarından izole edilir ve doğal içgüdülerine aldırmadan alet gibi kullanılır. Deney prosedürleri için tüm hayvan olduğu gibi veya organ ve dokuları kullanılır. Bu amaç için hayvanlar kurulu metotlarla öldürülür. Çoğu zaman, klinik test sonrası hayatta kalan hayvan deneye bağlı geç ağrıdan ve stresten kaçınmak için öldürülür (Rusche, 2003). Bazı çalışmalarda hayvan deney sonucu ölür.
Bilimsel çalışmalar süresince hayvanların ağrı, stres ve ölüme maruz kalması uzun süredir tartışılan bir konudur. İddiaya göre hayvanlar ağrı ve stres yaşamadan hayatta kalma hakkına sahiptir, deneysel amaçlı kullanımları etik değildir ve durdurulmalıdır (Rollin, 2003). Hayvanların etik dışı kullanımı kontrol etmek ve deney sırasında ağrıyı minimize etmek için çeşitli yasa ve kanunlar çıkarılmıştır. Mesela 1824’te Hayvan Eziyetini Önleme Kraliyet Topluluğu hayvan hakları organizasyonu oluşturmuştur. 1876’da İngiltere’de hayvan eziyetini önlemek için yasa çıkarılmıştır (Balls, 1994). Bunu sırasıyla Hindistan, Fransa ve Amerika 1960, 1963 ve 1966’da takip etmiştir. ICH (International Conference on Harmonization of technical requirements for registration of pharmaceuticals for human use), CPCSEA (Committee for Purpose of Control and Supervision on Experiments on Animal), NIH (National Institute of Health), ve OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) gibi organizasyonlar hayvanların bakımı, üremesi, beslenmesi, taşınması ve bilimsel deneylerde kullanımı ile ilgili kılavuzlar oluşturmuştur (Rollin, 2003). Majör etik endişelerin yanında, eğitilmiş insan gücü gerekliliği, vakit alan protokoller, hayvanların beslenme ve barınma maliyetinin fazla olması diğer sorunlardır (Balls, 1994).
2. 3 R: Azaltma (Reduction), İyileştirme (Refinement) ve Yerine Koyma (Replacement)
Hayvan deneylerindeki sorunların üstesinden gelmek ve etik olmayan prosedürlerden kaçınmak için alternatifler önerildi. 3R stratejisi laboratuvar hayvanlarının sayıca azaltılması, iyileştirilmesi ve yerine konması olarak uygulanıyor (Ranganatha and Kuppast, 2012). Farklı metotlar ve alternatif organizmalar stratejiyi tamamlamak için eklendi. Yerine koyma konsepti ilk olarak 1957’de Charles Hume ve William Russell tarafından Universities Federation for animal welfares (UFAW)’de tartışıldı (Balls, 1994). Russell ve Burch (1959) hayvan deneylerinin daha insani olması için daha sonra 3R olarak adlandırılan şekilde öneride bulundu. Bu yaklaşım ‘reduction’ ile deneyde kullanılan toplam hayvan sayısının minimum olmasını öneriyor. Kullanılacak hayvanlar planlanmalı ve deney sırasında maruz kalacakları ağrı ve stres minimize edilerek ‘refined’ edilmelidir. Ek olarak, eğer mümkünse alternatif metotlar ile düşük organizmalar yerine konmalıdır ‘replacement’ (Ranganatha and Kuppast, 2012; Zurlo et al., 1996). Hayvan replasmanı ‘hayvan deneylerinde bilinçli omurgalının yerine duyarlı olmayan meteryal kullanan herhangi bir bilimsel yöntem’ olarak tanımlanır. ‘Rölatif’ ve ‘mutlak’ olmak üzere iki tip replasman tartışılmıştır. Rölatif replasmanda hayvanlar kullanılır fakat herhangi strese ağrıya maruz bırakılmaz. Deneyin hiçbir aşamasında hayvan kullanılmaması mutlak replasmandır (Balls, 1994).
2.1.Azaltma
İstatistik destek ve dikkatli çalışma dizaynı ile anlamlı sonuçları olan deney oluşturulabilir. Örneğin in vitro hücre kültürü molekülleri erken evrede görüntülemek için iyi bir yoldur. İnsan hepatosit kültürü ilacın vücutta nasıl metabolize ve elimine edildiği hakkında bilgi verir. Böyle bir metodun çalışmaya dahil edilmesi sadece ön aşamalarda uygun olmayan molekülleri ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve daha fazla testte hayvan kullanımını minimize eder (Kimber et al., 2001). Canlı hayvanlar ve embriyolar embriyo gelişimi üzerine bazı moleküllerin etkilerini incelemek için kullanılır. In vitro embriyonik kök hücre kültürü testi, kullanılan embriyonun ve embriyonun gelişmesine karşı toksik olan bileşiklerin sayısını azaltmaya yardımcı olur (Gipson and Sugrue, 1994; De Silva et al., 1996). Ayrıca, keşfedilen verileri (test ilacı için yardımcı maddelerin özellikleri gibi) paylaşmak veya sağlamak hayvan çalışmalarının gerekliliğini ortadan kaldırır.
2.2.İyileştirme
Hayvanların bakımıyla kafes ortamının zenginleştirilmesi hayvanlar üzerindeki stresi azaltır. Bilim adamları hayvan tesislerini iyileştirmeli, böylece hayvan yaşamında ve bilimsel prosedürlerde ağrı, rahatsızlık ve sıkıntı azaltılmalıdır. Stres ve rahatsızlık altında, sonuçlarda dalgalanmalara yol açan hormonal seviyelerinde dengesizlik olabilir. Bu nedenle, hayvan sayısının arttırarak deneylerin tekrar edilmesi gerekir. Dolayısıyla, sadece laboratuvar hayvanlarının ömrünü artırmak için değil, aynı zamanda araştırma kalitesini arttırmak için de iyileştirme gereklidir (Hendriksen, 2009). Örneğin, Huntington hastalığını incelemek üzere genetik olarak modifiye edilen fareler, yuvalanma, saklanma, kemirme ve yemleme fırsatı sunan karmaşık bir kafes ortamı ile donatıldığında, hastalığın çorak kafesteki farelere göre yavaş ilerlediği gözlenmiştir. Ayrıca, bu farelerin insan hastalığının ilerlemesini daha yakından taklit ettiği bulundu. Böylesi bir iyileştirme, hastalığı tedavi etmek için çok iyi bir model sağlar ve ayrıca hayvanların stresini minimize eder (De Silva et al., 1996).
2.3.Yerine Koyma
İn vitro modeller, hücre kültürleri, bilgisayar modelleri ve yeni görüntüleme / analiz teknikleri gibi hayvanların kullanımına yönelik çeşitli alternatifler önerilmiştir (Balls, 2002). İn vitro modeller, deney koşullarının muhafaza edildiği kapalı bir sistemdeki hücresel yanıtı inceleme fırsatı sunar. Bu tür modeller, in vivo olarak bir deneyin sonucu için ön bilgi sağlar. Örneğin, kalbin çalışmasını incelemek ve potansiyel ilaç adaylarını seçmek için bilgisayar modelleri kullanıldı (Gipson and Sugrue, 1994). Birçok ülkede, in vitro hücre kültürleri, cilt irritasyon testi ve Draize göz irritasyon testi ve bunlar için hayvanların kullanımının yerini almıştır. Bir başka örnek ise, domuz ve inek pankreasından diyabetik hastalar için yaşamsal ilaçlar olan insülin çıkarılmasıdır, ancak şimdi bakteri kültürlerinden elde edilir. Bu ekstrakt edilen insülinin saflığı, etkinliği ve dozu kontrol edilmelidir. Hayvanların kullanımı, bu tür bir kontrol için rutindi, ama şimdi, ilaçların dozajının saflığını, etkinliğini ve hesaplanmasını kontrol etmek için kromatografi teknikleri kullanılıyor (Foreman et al., 1996). Genel olarak, yerine koyma, çeşitli işlemlerde hayvanların kullanımını büyük ölçüde azaltır.
3. Alternatif Metotlar
Hayvan deneylerinden kaçınmak için çeşitli yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemler, bazı düzeylere kadar, ilaç ve kimyasal test için alternatif bir yol sağlar. Bu yöntemlerle ilişkili avantajlar, zaman verimliliği, daha az insan gücü ve maliyet etkinliğidir. Bu yöntemler aşağıdaki gibi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
3.1. Bilgisayar Modelleri
Bilgisayarlar, biyolojinin çeşitli temel prensiplerini anlamada yardımcı olabilir. Uzman bilgisayar modelleri ve yazılım programları yeni ilaçlar tasarlamaya yardımcı olur. Bilgisayarda üretilen simülasyonlar, kimyasal veya potansiyel bir ilaç adayının hayvan diseksiyonu olmaksızın çeşitli olası biyolojik ve toksik etkilerini tahmin etmek için kullanılır. İn vivo deneylerde sadece birincil taramadan elde edilen en umut verici moleküller kullanılır. Örneğin, bir ilacın reseptör bağlanma yerini bilmek için in vivo deney gereklidir. ‘Bilgisayar Destekli İlaç Tasarımı’ (Computer Aided Drug Design (CADD)) olarak bilinen yazılım, potansiyel bir ilaç molekülü için reseptör bağlanma yerini tahmin etmek için kullanılır. CADD, olası bağlama bölgesini tanımlamak için çalışır ve dolayısıyla biyolojik aktivitesi olmayan istenmeyen kimyasalların test edilmesini önler. Ayrıca, bu tür yazılım programlarının yardımıyla, spesifik bağlama bölgesi için yeni bir ilaç hazırlayabiliriz ve daha sonra, nihai aşamada, doğrulayıcı sonuçlar elde etmek için hayvan testi yapılır (Vedani, 1991). Dolayısıyla, toplam deney hayvanlarının (deneylerde kullanılan hayvanların) sayısı azaltılmış ve Russel ve Burche’ın 3 R’lerinin hedefleri elde edilmiş olur.
Bir diğer popüler araç ‘Yapı Aktivite İlişkisi’ (Structure Activity Relationship (SARs)) bilgisayar programlarıdır. Ana bileşiğe bağlı kimyasal parçaların varlığına dayalı olarak bir ilaç adayının biyolojik aktivitesini tahmin eder. ‘Kantitatif Yapı Aktivite İlişkisi’ (Quantitative Structure Activity Relationship (QSAR)), bir ilaç molekülünün fizikokimyasal özellikleri ile biyolojik aktivitesi arasındaki ilişkinin matematiksel tanımıdır (Knight ve diğ., 2006). Potansiyel bir ilaç adayının karsinojenisitesi ve mutajenitesi gibi faaliyetler bilgisayar veri tabanı tarafından iyi tahmin edilmektedir. Son QSAR yazılımı, herhangi bir molekülün karsinojenisitesini tahmin ederken daha uygun sonuçlar gösterir. Bilgisayar modellerinin geleneksel hayvan modellerine göre avantajları, hızlı ve nispeten ucuz prosedürler olmasıdır (Matthews and Contrera, 1998). Dewhurst ve ark. (1994) bilgisayar modellerinin geleneksel laboratuvar uygulamalarına karşı etkinliğini değerlendirmiştir. Bu karşılaştırmalı çalışmada, iki grup lisans öğrencisi, geleneksel aboratuar yaklaşımı ve bilgisayar destekli öğrenme (computer assisted learning (CAL)) ile bir deney gerçekleştirmiştir. CAL, gerçek deneysel araçların katılımı olmadan interaktif bir bilgisayar destekli öğrenme (CAL) programıdır. Çalışmanın sonunda, her iki grup da bilgi kazanımı için değerlendirildi (test soruları, hesaplamalar ve yorumlamalar ile). CAL yapan öğrencilerin daha iyi bir problem çözme tutumuna sahip oldukları bulunmuştur. Dahası, yeni tekniklerin maliyeti geleneksel laboratuvar uygulamalarından çok daha azdır (Dewhurst ve diğerleri, 1994).
3.2. Hücre ve Doku Kültürleri
Laboratuvar ortamında vücut dışındaki hücrelerin büyümesini içeren in vitro hücre ve doku kültürlerinin kullanılması, hayvan deneyleri için önemli bir alternatif olabilir. Karaciğer, böbrek, beyin, deri vb. hücreler ve dokular bir hayvandan çıkarılır ve vücudun dışında, birkaç gün ila birkaç ay veya birkaç yıl boyunca uygun büyüme ortamında tutulabilir. Hayvan / insan hücrelerinin in vitro kültürü, birbirlerinden tecrit edilmelerini ve kültür plakalarının / deney tüplerinin yüzeyi üzerinde bir tek tabakalı olarak büyümelerini içerir. Membran parçaları gibi hücresel bileşenler, hücresel enzimler de kullanılabilir. Çeşitli amaçlar için hücre kültürü, kallus kültürü, doku kültürü ve organ kültürü gibi çeşitli kültür türleri kullanılmaktadır. Tekniklerle ilişkili faydalar, takip edilmesi kolay, daha az zaman alıcı ve daha ucuz olmasıdır. Bu metodolojiler, toksisite ve etkililiklerini kontrol etmek için potansiyel ilaç moleküllerinin / kimyasallarının ön elemesinde rutin olarak kullanılmaktadır (Shay ve Wright,n2000; Steinhoff ve arkadaşları, 2000). Hemen hemen tüm kozmetik, ilaç ve kimyasallar, bu testleri kullanarak toksisiteleri ve etkililikleri açısından test edilir. Örneğin, göz irritasyon testi. Daha önce kimyasalların tahrişini kontrol etmek için Draize testi kullanıldı (özellikle tavşan). Çok acı vericidir ve her seferinde yeni bir hayvan kullanılır. Ke Ping Xu ve iş arkadaşları, sığır kornea organ kültürü kullanan bir alternatif önerdi. Sığır korneası laboratuvarda üç haftaya kadar kültürlenir ve in vitro kimyasal irritanlığının toksikolojik etkisini değerlendirmek için çeşitli analitik yöntemler kullanılır (Xu ve ark., 2000).
3.3. Alternatif Organizmalar
Etik konular, gine domuzu, sıçanlar, köpekler, maymunlar gibi daha yüksek model omurgalıların deneysel kullanımı üzerinde birçok kısıtlama getirmiştir. Bu nedenle, alternatif organizmaların kullanılması önerilmiştir. Deney hayvanlarını (deneylerde kullanılan hayvanları) değiştirmek için farklı model organizmalar kullanılır (Tablo 1)
3.3.1. Daha Düşük Omurgalılar
Daha düşük omurgalılar, memeliler dahil olmak üzere daha yüksek omurgalılara genetik bağlılıktan dolayı çekici bir seçenektir. Dahası, alt omurgalıların deneysel kullanımında daha az etik sorun vardır.
3.3.1.1. Örnek – Danio Rerio
Genellikle zebra balığı olarak adlandırılan Danio rerio, yaklaşık 2-4 cm uzunluğunda küçük bir tatlı su balığıdır. Erken gelişim sırasında, iç anatomiye kolay görsel erişim sağlayan neredeyse saydam bir gövdeye sahiptir. Optik netlik, gelişim aşamalarının doğrudan gözlemlenmesine, mutajenez sırasında fenotipik özelliklerin tanımlanmasına, kolay taranmasına, toksisite testinin son noktasının değerlendirilmesine ve ışık mikroskobu yoluyla gen ekspresyonunun doğrudan gözlemlenmesine izin verir. Küçük boyut, kısa ömür ve yüksek verim, laboratuvar kullanımını desteklemektedir. Çalışma alanı, laboratuvar çözümlerinin maliyeti, test kimyasalları ve ilgili insan gücü, hayvanlara alternatif olarak D. rerio’nun seçilmesiyle azaltılmıştır (Hill ve ark., 2005). Embriyoları ve larvaları hücre kültürü plakaları ve Petri kaplarında test için geliştirilebilir ve kullanılabilir. Bütün genom sekansı kullanılabilirliği, Zebra balıklarını moleküler ve genetik araştırmalar için çekici bir seçenek haline getirmektedir. İnfant dönemden yetişkin etabına kadar, çeşitli kimyasal uygulamalarda, özellikle de kimyasallar ve farmasötikler ile ilgili çeşitli toksikolojik araştırmaların saptanmasında kullanılır. Ayrıca kanser, kalp hastalıkları, nörolojik bozukluklar, davranışsal hastalıkların araştırılmasında ve test moleküllerine maruz kalmadan dolayı organ gelişimindeki mutasyon ve problemleri gözlemlemede geniş uygulamalara sahiptir. Zebra balıklarında belirli insan hastalıklarının modellenmesi, hastalık gelişim fenotipini ve organ gelişimindeki bozuklukları gidermek için kullanılabilir (Peterson ve ark., 2008).
3.3.2. Omurgasızlar
Omurgasız organizmalar hayvanların laboratuvar kullanımı için alternatif olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Parkinson hastalığı, endokrin ve hafıza disfonksiyonu, kas distrofisi, yara iyileşmesi, hücre yaşlanması, programlanmış hücre ölümü, retrovirüs biyolojisi, diyabet ve toksikolojik test gib durumları incelemek için kullanılmıştır (Lagadic ve Caquet, 1998). Omurgasızlar gelişmemiş bir organ sistemine sahiptir ve insan hastalıklarında kullanımları için bazı sınırlamalar getiren adaptif bağışıklık sistemine sahip değildir. Bununla birlikte, kısa bir yaşam döngüsü, küçük boyut ve basit anatomi gibi sayısız yararları vardır, böylece çok sayıda omurgasız, kısa bir süre içinde daha az etik sorunlara sahip tek bir deneyde incelenebilir. Barınma masrafları hayvanlara göre daha azdır. Örneğin, binlerce sinek sadece birkaç farenin tutulabileceği bir barınakta barındırılabilir (Wilson-Sanders, 2011).
3.3.2.1. Örnek – Drosophila melanogaster
Meyve sineği olarak da bilinen Drosophila melanogaster, araştırmalarda en çok çalışılan omurgasızlardan biridir (Gilbert, 2008). İnsan hastalıklarının altında yatan moleküler mekanizmaların incelenmesini sağlayan iyi çalışılmış bir genoma sahiptir. Tam genomu dört kromozomda 14.000’den fazla gen kodlayan, sıralı ve açıklamalıdır. Sadece üç gen D. melanogaster genomunun büyük kısmını taşır. İnsan hastalıklarına katılan genlerin yaklaşık %75’inin, sinekte fonksiyonel bir homologunun olduğuna inanılmaktadır (Reiter ve ark., 2001; Wilson-Sanders, 2011). D. melanogaster, diğer memeli tabanlı modellere kıyasla çok düşük bakım, ilerleme ve tarama maliyeti gerektirir. Ayrıca kısa bir yaşam döngüsü nedeniyle sonuçları çok hızlı bir şekilde üretir. Meyve sineği yaşam döngüsünde dört aşamaya sahiptir – embriyo, larva, pupa ve yetişkin. Her sinek aşamasının kendine özgü bir avantajı vardır, dolayısıyla çeşitli kavramları incelemek için çoklu model organizma olarak kabul edilir (Pandey ve Nichols, 2011). Embriyo sıklıkla hücre kaderi tayini, nöronal gelişim, akson yolu bulgusu, organogenez, temel gelişmeler ve kalıp formasyonunu incelemek için kullanılır. Larva, yiyecek arama gibi fizyolojik ve gelişimsel süreçleri ve davranışları incelemek için kullanılır. Yetişkin sinek çok karmaşık bir organizmadır. Kalp, akciğer, bağırsak, böbrek ve üreme yolu gibi çeşitli yapıların işlevleri memelilerdekine eşdeğerdir (Rothen-fluh ve Heberlein, 2002).
Santral sinir sistemini harekete geçiren çoğu ilacın sinekte oluşturduğu cevap memelile ile benzer gözlenmiştir. Yetişkin sineklerin beyni oldukça sıra dışıdır çünkü 100.000’den fazla nöron, sirkadiyen ritimler, öğrenme ve hafıza, beslenme, uyku, flört, saldırganlık, tımar ve uçuş navigasyonu gibi çeşitli karmaşık davranışlara aracılık eden ihtiyatlı devreleri oluşturur (Pandey ve Nichols, 2011; Rothenfluh ve Heberlein, 2002; Wolf ve Rockman, 2008). Drosophila’yı incelemek için moleküler ve genetik araçların sayısı sağlanmıştır. Gelişim ve davranışsal aktivitelerdeki birçok benzerliğe bağlı olarak, meyve sineği, insan genetiği ve hastalıkları için benzersiz ve duyarlı bir model olarak hizmet etmiştir (Beckingham et al, 2005). Aynı zamanda insan hastalıklarında bulunan protein ürünlerini ifade etmek ve ortaya çıkan patolojik koşulları karşılaştırmak için kullanılır. Meyve sinekleri, Alzheimer, Parkinson hastalığı ve Huntington hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıkları araştırmak için önemli bir araç olarak hizmet vermektedir (Bonini ve Fortini, 2003;Iijima ve Iijima-Ando, 2008; Iijima et al, 2004). Primer küçük moleküllü keşif validasyonunda olduğu gibi, hedef keşif süreçlerinde de mevcut olan karmaşık genetiklerden yararlanılarak kullanılır. 1994’te Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü, Ed Lewis’e, sineklerdeki gen yapısını tanımlayan öncü araştırması ve aynı zamanda, embriyogenezini araştıran çalışmaları için Eric Weischaus ve Christiane Nusslein-Volhard’a verildi (Iijima ve ark., 2004).
3.3.2.2. Örnek – Caenorhabditis elegans
Caenorhabditis elegans, ökaryotik bir nematoddur. Bu çok hücreli organizma yaklaşık 1 mm uzunluğundadır ve çok kısa bir üretim süresine sahiptir. Bu hermafroditin tam yaşam döngüsü yaklaşık 2-3 haftadır. Embriyojenez 12 saat içinde ortaya çıkar ve 2.5 günde bir yetişkin formu gelişir. Bu şeffaf, genetik olarak uygun ve basit hücresel karmaşıklığa sahiptir. Bu nedenle Nobel ödüllü Brenner tarafından model organizma olarak seçilmiştir (Barr, 2003; Strange, 2007). C. elegans’ın yaşam döngüsü, embriyogenez, morfojenez ve bir yetişkine büyüme gibi çeşitli karmaşık gelişim aşamalarından geçmektedir. Bu, araştırma amacıyla en yaygın kullanılan model organizmalardan biridir. Elde edilen bilgiler, insanlar gibi daha karmaşık organizmalara uygulanabilir. Model olarak, C. elegans, Huntington hastalığı, Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalıkları gibi çeşitli nörolojik bozuklukları; kanser, diyabet gibi çeşitli immun bozuklukları incelemek için kullanılmıştır. Bu hastalıkların tedavisi için terapötik ajanların geliştirilmesine ve test edilmesine hizmet etmiştir(Artal-Sanz et al., 2006; Faber et al., 1999; Link et al., 2001; Nass et al., 2008; Pujol et al., 2008).
3.3.3. Mikroorganizmalar
3.3.3.1 Örnek – Saccharomyces cerevisiae
Bira mayası, Saccharomyces cerevisiae hızlı büyüme, kolay çoğalma ve mutant izolasyon, dağınık hücreler, iyi tanımlanmış genetik sistem ve çok yönlü DNA dönüşüm sistemi nedeniyle en popüler ve önemli model organizmadır. Mayalar, katı veya sıvı kültürde büyütülebilir ve katı ortam üzerinde tek bir hücreden türetilen koloniler olarak izole edilebilir. Üretim süresi çok kısadır, yani yaklaşık 90 dakikadır, dolayısıyla büyük bir popülasyonu büyütmek ve analiz etmek çok kolaydır (Mell and Burgess, 2002). Bu tek hücreli mantarın bütün genomu, 1996 yılında sıralanmıştır. Nükleer genom, 13 milyondan fazla baz çiftiyle yaklaşık 16 kromozom içerir. Ayrıca mitokondride ekstra bir nükleer genom içerir. Tomurcuklanan maya, genetik bilgisini 6000 gen şeklinde taşır. Genlerin sayısı ve büyüklüğü nispeten küçüktür ve genlerin yoğunluğu çok yüksektir. En iyi karakterize ve çalışılmış genom, S. cerveisiae’yi biyolojik çalışmalar için en ideal ökaryotik mikroorganizmalardan biri yapar. Benzer hücresel mimarinin varlığı ve çok hücresel ökaryotlar gibi ilkel yaşam döngüsü bir başka avantajdır. Nükleus, peroksizom, mitokondri ve sekreterin organelleri gibi çok sayıda membrana bağlı organel de memeli hücrelerinin fonksiyonlarını taklit eder (Mell and Burgess, 2002). Bu bira mayası, insanlarda programlanmış hücre ölümlerini, hücre ölüm düzenleyicilerini anlamak için kullanılır ve kanser araştırmalarında çok faydalıdır (Madeo et al., 2002). S. cerevisiae, Alzheimer, Parkinson ve Huntington gibi nörodejeneratif hastalıklarda hücresel biyolojinin temel yönlerini, bu hastalıkların kökünde yer alan endojen veya heterolog proteinleri inceleyerek anlamaya yardımcı olur (Pereira et al., 2012; Siggers and Lesser, 2008).
Hayvan etiği, insan refahı kadar önemli bir konudur. Hayvanların laboratuvar kullanımı sırasında 3 R’nin etkili bir şekilde uygulanması için daha fazla çaba sarf edilmesi gerekmektedir. Etkili bir şekilde uygulanması gereken hayvansal kullanıma çeşitli alternatifler önerilmiştir. Çeşitli bilgisayar modellerinin bu entegrasyonu için, biyoenformatik araçlar, in vitro hücre kültürleri, enzimatik ekranlar ve model organizmalar gereklidir. Modern analitik tekniklerin kullanımı, veri toplama ve alternatif protokollerin sonuçlarını analiz etmek için istatistiksel prosedürler güvenilir sonuçlar sağlayabilir. Bu bütünsel yaklaşımlar, hayvanların bilimsel prosedürlere en az katılımı ile sonuçlanacaktır.