MODELOS ANIMAIS
Modelos animais em Virologia
Profa. Dra. Wilia Diederichsen de Brito
wilia@hotmail.com
2014
13o Congresso ...
MODELOS ANIMAIS
Hipócrates
450 aC Aristóteles
384-322 aC
Erasistratus
304 – 258 aC
Vesalius
1514 -1564
dC
Harvey
1579 -1657 dC Claude Bern...
HISTÓRICO
1876
Animal Cruelty Protection Society
Reino Unido
HISTÓRICO
1947 – Código de Nuremberg
1964 - Declaração de Helsinki
1978 – Relatório de Belmont
ORIENTAR REALIZAÇÃO PESQUIS...
HISTÓRICO
William M. S. Russel & Rex L. Burch
The Principles of
Human & Experimental Technique
HISTÓRICO
Lei 6.638/1979
Normas para prática
didático científica da
vivisecção de animais
Decreto 24.645/1934
Estabelece m...
MODELO ANIMAL
Modelo
Objeto imitação
Representa alguma coisa ou alguém
ANIMAIS DE EXPERIMENTAÇÃO
Seres vivos SENSCIENTES
D...
COMO DEVE SER UM MODELO ANIMAL?
(Monteiro et al., 2009)
Permitir o estudo de fenômenos biológicos ou de
comportamento anim...
MODELOS ANIMAIS
TIPOS DE MODELO ANIMAL
(Fagundes & Taha, 2004)
INDUZIDO
ESPONTÂNEOS - variantes genéticas
Nude - atímico
H...
MODELOS ANIMAIS
Silvestres
Vantagens
Ciclo natural da doença
Doença hospedeiro natural / reservatório
Avaliação patogenici...
MODELOS ANIMAIS
QUE ANIMAIS SÃO UTILIZADOS EM EXPERIMENTOS?
Domésticos
Vantagens
ambiente semelhante ao do homem
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MODELOS ANIMAIS
QUE ANIMAIS SÃO UTILIZADOS EM EXPERIMENTOS?
Laboratório
Vantagens
fácil manutenção, manuseio e observação
...
MODELOS ANIMAIS
RECOMENDAÇÕES AOS PESQUISADORES
(Raymundo & Goldin, 2000)
Capacitação / qualificação comprovada
Relevância...
RECOMENDAÇÕES AOS PESQUISADORES
Número animais
Otimização uso (uso mais de um experimento)
Sofrimento e dor : justificativ...
MODELOS EM VIROLOGIA
MODELOS ANIMAIS EM VIROLOGIA
Vírus
Replicação
Permissividade – receptores celulares
Enfermidades vira...
MODELOS EM VIROLOGIA
MODELOS ANIMAIS EM VIROLOGIA
Vírus
Mecanismos celulares
Conhecimento moderno sobre biologia, genética...
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SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO
(Louz et al., 2012)
? ESPÉCIE, ? ESTIRPE, ? RAÇA
lógica científica
car...
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SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO
Animais pequeno porte
Camundongo (Mus musculus)
genética/imunologicame...
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Animais pequeno porte
Camundongo (Mus musculus)
Não permissivos vírus humanos
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Dif...
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Animais pequeno porte
Sigmodon ou “coton rat” (Sigmodon hipidus)
permissivo alguns vírus hu...
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HUMANIZAÇÃO
Inserção gene receptor celular
Camundongo + expressão ICAM-1 para rinovírus
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Linhagem BLT NOD/SCID
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Supressão resposta imune ada...
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Animais grande porte
Suínos, cães, primata não humanos (NHP)
Anatomia/fisiologia ≈ humanos
...
SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO
Suínos e cães
desvantagens
Diferenças imunopatofisiologia
NHP
Complexidade de criação
Compl...
do Velho Mundo
macacos
macacos
babuínos
grandes macacos
gorila
chimpanzé
orangotango
gibão
Primatas não humanos
do Novo Mu...
SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO
Grandes macacos / chimpanzé
Geneticamente mais próximos homem
questões éticas, econômicas –...
CONSIDERAÇÕES:
Uso regulmentado
Número restrito
Heterogenicidde genética (outbred)
RESULTADOS ANALISADOS COM CAUTELA
NA FA...
Vírus Camundongo Cobaio Hamster NHP
Filovirus
Ebola Sim (virus adaptado) Sim (virus adaptado) Sim (virus adaptado) Cinomól...
Bibliografia
1.Bryant JL. Animal models in virology. In: Conn, M et al. Sourcebook of
Models for Biomedical Research. p557...
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  • Para o entendimento da causa, da biologia e do tratamento e ou prevenção de diferentes enfermidades humanas é preciso lançar mão de modelos que simulem o que ocorre no organismo. Uma das formas de se obter esse conhecimento é a utilização de animais
    Estes modelos, fazem, de certa forma a conexão entre os ensaios laboratoriais in vitro e os ensaios clínicos de novos compostos produzidos para os seres humanos
  • Os animais tem sido utilizados em ensaios desde a antiguidade:
    Hipócrates, Aristóteles, Galeno – realizaram estudos de anatomia dos animais e as compararam com a anatomia humana; Eraristratus, desenvolveu experimentos com a vida animal = traqueia/pulmao suinos. obtendo grandes avanços no conhecimento da fisiologia humana.
    Depois de um período de obscurantismo, em função de conceitos religiosos, no século 16, Vesalius, retomou os estudos de anatomia animal e, mais tarde, Harvey, publicou estudos sobre a circulação sanguínea com base em estudos em animais.
    Mas foi em meados da década de 1860, Claude Bernard lançou os princípios do uso de animais como modelo para a fisiologia humana.
    Harvey

    Apesar de que outros modelos tem sido utilizados, nenhum deles ainda simula todas as situações fisiológicas ocorridas no organismo in vivo. E assim, os modelos animais ainda ocupam lugar de destaque.
    O conhecimento adquirido sobre muitas doenças da espécie humana, só foi possível através do estudo do processo mórbido em animas. A história aponta que dois terços dos prêmios Nobel nesta área, envolveram estudos em animais.
  • O uso dos animais em diversos experimentos fez com que o filósofo Jeremy Bentham destacasse, que não importa se os animais são incapazes de raciocinar ou falar, mas importa que eles são capazes de sentir e sofrer com determinado procedimento.
    Este pensamento fez com que, em 1876, no Reino Unido fosse proposta uma lei, a primeira, que regulamentasse o uso de animais em pesquisas
  • Relatos de abusos em pesquisas em vários momentos da história, como por exemplo a prática médica nazista nos campos de concentração e pesquisas conduzidas na China por pesquisadores japoneses entre 1930 e 1954 resultaram na publicação em 1947, do Código de Nuremberg, com finalidade de orientar a realização das pesquisas.. Mais tarde outros documentos foram publicados no sentido de refinar a conduta durante as pesquisas.
  • Um 1959, 2 pesquisadores, Russel (zoologo) e Burch ( micribiologista), publicaram o livro Os princípios da Técnica experimental humana onde estabeleceram, entre outros, o conceito dos 3 Rs da pesquisa em animais:
    Replace – na possibilidade de buscar alternatvas para o uso de animais
    Reduce – na impossibilidade, reduzir ao máximo, ate um número que tenha significância estatística, o numero de animas utilizados
    Refine – quando da utilização, minimizar o sofrimento durante os procedimentos
    Assim, a proposta no era de Impedir o uso de animais, mas adequaçoes no sentido de humanizar sua utilização.
     
  • No Brasil, em 1934, foi estabelecido um decreto que criava medidas de proteção de proteção aos animais usados em pesquia. Em 1979 foi editada uma Lei que estabelecia as normas para a prática de vivissecção, que estabelecia que tais prática so poderiam ser realizadas em instituições de ensino superior e de pesquisa, devendo ser realizadas sem sofrimento aos animais. Todavia, nunca foi regulamentada.
    Em 96, diante da necessidade de estabelecer diretrizes neste segmento, foram estabelecidos a Comissão Nacional de Ética em Pesquisa e os Comitês de Ética em Pesquisa, visando regular as atividades das pesquisas em seres humanos.
    Em função do uso de animais nas pesquisas, com a chamada Lei Arouca, em 2008 foi criado Conselho Nacional Controle de Experimentação Animal e os Comites de Ética no uso de animais
    Em 1983, foi criado o Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA) com o objetivo de defender o bem estar animal e regulamentar o seu uso. Em 2008 o nome foi mudado para SBCAL.
     
  • Um modelo, é por definição, um objeto por imitação, que representa alguma coisa ou alguém. No caso da biologia, modelo está relacionado com uma amotra
     
    Todos que utilizam os animais de experimentação devem ter consciência de que os animais sao seres senscientes – com capacidade de sentir prazer, felicidade e de sofrer. Que possuem sensibilidade semelhante a do ser humano no que se referea dor , memoria, angustia e instinto de sobrevivência. São seres que apresentam características biológicas iguais ou semelhantes à espécie em estudo, estando apenas privados de sua liberdade em prol da ciência. O portanto devem ser tratados com respeito e de forma adequada, em relação a todas as suas necessidades de alojamento, nutrição, ambiente e cuidados veterinários
  • COMO DEVE SER UM MODELO ANIMAL?
    O uso de um modelo animal ocorre devido a limitações da investigação em seres humanos, seja de ordem ética, inerente a enfermidade ou fenômeno a ser investigado ou ao modo de investigação. O animal pode dar respostas mais rápidas, de forma menos trabalhosa e menos onerosa.
    Permitir o estudo de fenômenos biológicos ou de comportamento animal
    Investigar processo patológico espontâneo ou induzido
    Assemelhar-se em um ou mais aspectos ao fenomeno/doença em seres humanos (na espécie para qual o estudo está sendo extrapolado)
    COMO DEVE SER UM MODELO ANIMAL?
    O uso de um modelo animal ocorre devido a limitações da investigação em seres humanos, seja de ordem ética, inerente a enfermidade ou fenômeno a ser investigado ou ao modo de investigação. O animal pode dar respostas mais rápidas, de forma menos trabalhosa e menos onerosa.
    Permitir o estudo de fenômenos biológicos ou de comportamento animal
    Investigar processo patológico espontâneo ou induzido
    Assemelhar-se em um ou mais aspectos ao fenômeno/doença em seres humanos (na espécie para qual o estudo está sendo extrapolado)
  • Ha quatro tipo básico de modelos animais: induzido, espontâneo, negativo ou órfão.
     
    Induzido – quando a situação e ser estuda é induzida experimentalmente. Ex indução de diabete mellitus com aloxano - pode ser feito em qualquer espécie; síndrome do intestino curto, simulada pela ressecção de parte do intestino – realizada em ratos. Cães inicialmente utilizados, não suportavam bem as condições de má absorção; Propostas de novas técnicas cirúrgicas.
    Espontâneos – utilização de variantes genéticas de espécies animais que apresentam alguma característica desejada – camundongo nude, atímico; beigi, hairless, obesity.
    Negativo – espécies que são refratárias a determinada condição e em geral auxiliam no estudo dos mecanismos de resistência.
    Órfão – condição que ocorre naturalmente em animais, mas que ainda não foi descrita em seres humanos e que é "adotada" quando uma doença semelhante é identificada no homem posteriormente.
     
  • Qualquer espécie animais pode ser utilizada como modelo experimental, dependendo da pesquisa desenvolvida. Basicamente são considerados três tipos de populações de animais:
     
    Silvestres – permite avaliar frequência de uma doença na natureza, animais expostos ao ciclo natural da doença e avaliação da patogenicidade de um agente em seu hospedeiro natural; Apresentam a desvantagem limitação da observação e anotação dos resultados, dificuldade de manutenção em laboratório, risco agentes patogênico desconhecidos para pesquisador (zoonoses), comportamento agressivo, risco extinção espécie.
  • Domésticos – vivem em ambiente semelhante ao do homem; permitem estudo doenças de ocorrência espontânea, com vias naturais de infecção; disponibilidade de informações básicas sobre as espécies; animais dóceis. Desvantagens são custo elevado manutenção; utilização para outras finalidades companhia, produção)
  • Animais de laboratório – fácil manutenção, manuseio e observação; uso de número elevado animais; ciclo vitais curtos (gestação, amamentação, puberdade) e pole grande; permitem padronização genética e do ambiente; permitem transplante ou transmissão de tumores; informações básicas disponíveis custos aquisição e manutenção baixos. Desvantagens: vivem ambientes artificiais, dieta padronizada, doenças induzidas artificialmente na grande maioria dos experimentos.

    O uso de determinado grupo e espécie depende da finalidade do estudo. Ele deve apresentar características positivas para o pesquisador. Estas características não foram adquiridas aleatoriamente, mas são resultado de observações adquiridas através de anos. O modelo a ser usado deve ser aquele que melhor responda ao experimento e possibilite sua reprodução.
    Especie domestica: cao
    Laboratório: camundongo, rato, hamster cobaia coelho




  • Raymundo & Goldim, 2000 citam as algumas recomendações quando forem utilizados animais em experimentos
    1. Os profissionais envolvidos no manejo de animais de experimentação deve ter capacitação comprovada de exercer suas funções; os pesquisadores devem ter qualificação para realizar procedimentos experimentais;
    2. Os experimentos com animais somente devem ser realizados após o pesquisador comprovar a relevância do estudo para o avanço do conhecimento e que o uso de animais é a única maneira de alcançar os resultados esperados ;
    3. Métodos alternativos sempre devem ser utilizados (cultura células/tecidos, modelos matemáticos, simulação em computadores);
    4. Os animais devem ser tratados com respeito e de forma humanitária;
    5. Condições de vida adequada, devem ser garantidas aos animais;
  • 6. O número de animais utilizados em cada experimento deve ser calculado e justificado através de cálculos estatísticos apropriados (a não justificativa implica em inadequação ética);
    7. Sempre que possível o uso dos animais deve ser otimizado. Um mesmo animal poderá ser utilizado para mais de uma pesquisa, desde que nao comprometa a qualidade científica dos estudos;
    8. Todos os procedimentos relativos ao estudo devem ser justificados, em especial os que causarem dor ou sofrimento; Sempre que o procedimento causar dor ou desconforto deverá haver previsão de analgesia ou anestesia apropriadas. Exceto se o estudo for de avaliação da dor. O bem estar e a saúde dos animais devem ser assegurados;
    9. Ao final do experimento, ou em casos de doença ou ferimento, em que é recomendada a eutanásia, o sacrifício dos animais deverá ser realizado de forma rápida, indolor e irreversível, de acordo com normas previstas (CRMV).
    10. O descarte do animal deve ser feito de forma adequada.
  • Vírus sao entidades capazes de causar infeçao em todos os seres vivos, desde o homem até bactérias e outros seres celulares. Uma das caracteristicas apresentadas por eles é o seu parasitismo intracelular obrigatório. Ou seja, para que o vírus multiplique a si mesmo, ele necessita do maquinario celular para tradizir a informaçao genetica contida no seu ácido nucleico. Assim, uma vez encontrada a célula a ser parasitada, ele deve entar na célula. Para isto, o primeiro passo é a adesão do vírus (através de um receptor) a um receptor presente na célula. Diferentes receptores são utilizados pelos diferentes vírus para esta adesão. Depois disso ocorre a penetração do virus na célula e a continuidade do processo replicativo.
    Este receptor é que dá a chamada permissividade celular à replicaçao viral. A célula que nao expressa o receptor, nao é permissiva ao vírus ( a menos que sob condiçoes especiais)

    Varias sao as enfermidades virais conhecidas. Muitas delas ocorrem de forma inaparente, outras nao implicam em problemas maiores. Todavia, algumas viroses constituem-se em grandes desafios a saude, especialmente aquelas que apresentam caracter de persistencia (ou cronicidade). Entre essas enfermidades está o HIV.
    Descoberto no inicio da década de 80, ele causou muito medo pois pensou-se que ele se tornaria a grande epidemia do século. Muitos esforçvos foram aplicados para seu estudo, inclusive a inoculaçao em espécies animais. A rpimeira foi o macaco, depois o camundongo. Um vírus de gatos, o vírus da imunodeficiencia felina, tem sido sugerido como modelo pois apresenta caracteristicas semelhantes ao HIV. Mas nenhuma foi considerado satisfatoria qdo os resultados eram extrapolados para a espécie humana. Mesmo sem ainda haver um modelo ideal, é inegável a contribuição de cada um dos modelos utilizados para o entendimento da enfermidade e tratamento/prevençao da infecçao. E como postulou Robert Gallo:
  • O estudo dos vírus tem elucidado muitos mecanismos celulares e tem fornecido importantes conhecimentos na áreada biologia, genética e medicina.
    As espécies animais que mais tem sido utilizadas em estudos sobre vírus são o coelho, rato, cobaio, suino, cão e macacos. Atualmente com o advendo das técnicas moleculares de manipulaçao genetica, o desenvolvimento de linhagens transgenicas tem aumentado o uso de animais transgenicos com grande eficácia.
    Os modelos animais tem sido usados não só para estudos da doença em si, mas também para ensaios pré-clínicos de novos compostos antivirais e para avaliaçao de vacinas.
    É importante salientar que o uso de animais é sempre complementar a outras abordagens experimentais.
  • A seleção da espécie, estirpe ou raça para estudo de vírus é um processo difícil. Ela não é só baseada em lógicas científicas mas também nas características da espécie animal. Além disso disponibilidade, praticidade, requisitos de habitação, considerações econômicas, disponibilidade de reagentes para análises da resposta imune devem ser levadas em conta. E nem sempre existe consenso entre o melhor modelo e os critérios para seleção.
  • Entre os animais os mais utilizados em pesquisas em virologia sao os roedores como camundongo, rato e cobaio, sendo o camundongo o principal.
    Eles são genetica e imunologicamente bem caracterizados e possuem imunoreagentes para avaliaçao da resposta imune disponíveis.
    Foram produzidas várias estirpes isogenicas ou inbred que favorecem a obtenção de resultados reproduzíveis e permitem menor uso de animais. E permitem a produçao de animais transegenicos e knock-out com relativa facilidade
  • Entretanto eles apresentam algumas desvantagens como nao serem permissivos aos vírus humanos devido a restrições de espécie, por exemplo falta receptor
    Assim, uma resposta imune pode ser avaliada mas o vírus não se replica nem dissemina no hospedeiro. Além disso, os padrões de infecção, manifestações clínicas e respostas a intervenções terapêuticas (vacinas drogas antivirais) podem ocorrer não só em função da não permissividade, como também de diferenças anatômicas, fisiológicas e imunológicas. Além disso, resultante de aleleos defectivos no geneMX1, a maioria das estirpes não expressa as proteínas induzidas por interferon Mx, importante para o controle da infecção viral. Além disso, a expressão dos genes de complexo maior de histocompatibilidade (MHC) em linhagens isogênicas é restrito, resultando em uma resposta imune atípica.
    Desta forma, alguns resultados obtidos utilizando diferentes linhagens de animais, que variam quanto a susceptibilidade viral, podem causa confusão nos resultados experimentais bem como limitar o valor preditivo de estratégias de estudos farmacêuticos de drogas. Não obstante, os camundongos sao uteis na avaliação da resposta inflamatória e imune.
     

  • Uma espécie que tem crescido em termos de sua utilização em experimentos é o Sigmodon ou cotton rat devido a sua permissividade para um grande número de vírus humanos. Além disso, exibem fisiopatologia fisiopatologia semelhante a doença em humanos e tem genes de Mx funcionais. Atualmente várias linhagens isogênicas e imunoreagentes destes animais já foram desenvolvidos, fazendo com que estes animais estejam sendo usados para estudos com diversos vírus como sarampo, HSV e vírus respiratórios inclusive o Influenza.
  • A busca por animais com susceptibilidade para infecções virais tem sido extensa. Para alguns vírus, o único impedimento de sua expressão em determinada espécie, é a falta do receptor para adesão viral. Assim, pode ser feita uma “humanização” de determinadas linhagens com a introdução do gene correspondente a expressão desse receptor fazendo com que o animal torne-se susceptível a replicação viral.
    Ex modelo camundongo com expressão ICAM-1 para rhinovirus
    Nem sempre a presença por si só do receptor pode levar a replicação viral. Muitas vezes podem faltar co-receptores e /ou cofatores essenciais para a infeção in vivo.. Ex uma linhagem rato transgênico contendo o receptor CD 155 para poliovírus, pode se infectado por inoculação venosa ou intraperitoneal mas nao por via oral, como ocorre na natureza. Além disso, apesar da presença de receptores, nao ocorre replicação viral no trato gastrointestinal, provavelmente devido a falta de fatores existentes na espécie humana. Outra situação é que a replicação viral pode ser impedida pela ação do interferon do hospedeiro nas células nao permissivas
    Outra forma de obter permissividade para replicação viral em animais nao permissíveis é o uso de ratos com defeito no seu sistema imune, prejudicando assim a sua imunidade antiviral. Ex camundongos Stat1 knock-out (Stat1-/-) que são insensívie sa ac’ão de (NF gama e onde o sinal de transdução em resposta aos INF alfa e beta eliminados e assim estes animais são altamente susceptíveis a infecção viral.
  • Um avanço importante foi dado com a produção da linhagem BLT NOD/SCID (ratos com imunodeficiência combinada severa SCID, diabético nao obesos NOD) que podem ser inseridos com células humanas, com pouco o nenhum risco de rejeição devido a supressão da resposta imune adaptativa mas com manutenção da resposta imune imune inata. A resposta adaptativa é obtida pela inserção de células de medula óssea, fígado e timo (BLT). Estes animais potencialmente oferecem uma boa ferramenta para a obter informações sobre diversos aspectos da infecção viral no organismo e os resultados podem ser extrapolados para a espécie humana pois mimetizam aspectos da infecção nos humanos.
  • Os animais de grande porte, como os suínos, cães e primatas nao humanos, são anatomicamente e fiosiológicamente mais semelhantes ao humanos do que os roedores. Ele possuem sistema bem desenvolvido e tecidos linfoides especializados perto das mucosas que os aproxima mais dos humanos do que os roedores XXXXX continua do texto? A resposta imune é baseada nos binômio células B e T, expressão de moléculas MHC e apresentação de antígenos de forma semelhantes aos humanos. Assim eles sao mais adequados para estudo pois mimetizam as infecções humanas. A resposta imune obtidas nestes modelos pode ser considerada como proteção. Assim, estes animais sao mais apropriados para estudos de eficácia a, toxicidade pre-clinica e segurança de vacinas.
  • As desvantagens do uso de animais de grande porte são que, além da ocorrência e algumas diferenças na imunopatofisiologia em relação aos humanos, incluem complexidade de criação experimentação, considerações éticas (em especial PNH) e disponibilidade de imunoreagentes.
    As semelhanças na anatomia, fisiologia, sistema sanguíneo ABO, e sistema imune, alé da proximidade relação filogenética e de evolução entre hummoanos e PNH atestam para a preferencia no uso destas espécies.
  • Os macacos estao divididos em dois grandes grupos: Novo Mundo – sagui, macaco aranha, macaco prego; e macacos do Velho Mundo subdivididos em macacos – macacos e babuínos, e grandes macacos (apes) – gorila, chimpanzé, orangotango, gibão.
  • Os grandes macacos, em especial o chimpanzé, são geneticamente próximos do homem, entretanto por questões éticas, econômicas e cientificas seu uso é restrito a algumas viroses como hepatite C e eventualmente a B.
    Apesar de geneticamente mais distantes, os macacos cinomólogo, rhesus e pigtail, sao os mais utilizados em virologia. Suas vantagens sao de ser relativamente pequenos, apresentam elevado nível de homologia proteica com as citocinas humanas, permitindo uso de imunoreagentes humanos. O desenvolvimento de reagentes para estas espécies tb tem aumentado. E importante relembrar que apesar das similaridades, ha diferenças devem ser consieradas co o permissividade, tropismo, patofisiologia, resposta imune e padrão clínicos tanto entre eles e a espécie human quanto entre eles.
  • O uso experimental destes animais é estritamente regulamentado e em numero restrito. Como eles sao outbred pode ocorrer heterogecidade genética e assim, os resultados devem ser analisados com cautela. Todavia, devido a falta de um modelo ideal, o uso dos NHP é necessairia para avaliação de vacinas e drogas antivirais como HIV, HCV e outros.
  • O uso experimental destes animais é estritamente regulamentado e em numero restrito. Como eles sao outbred pode ocorrer heterogecidade genética e assim, os resultados devem ser analisados com cautela. Todavia, devido a falta de um modelo ideal, o uso dos NHP é necessairia para avaliação de vacinas e drogas antivirais como HIV, HCV e outros.
  • Modelos animais como modelos pré-clínicos - ênfase em Virologia.

    1. 1. MODELOS ANIMAIS Modelos animais em Virologia Profa. Dra. Wilia Diederichsen de Brito wilia@hotmail.com 2014 13o Congresso da Sociedade Brasileira e 2o Encontro Latino Americano De CIENCIAS em ANIMAIS de LABORATÓRIO
    2. 2. MODELOS ANIMAIS
    3. 3. Hipócrates 450 aC Aristóteles 384-322 aC Erasistratus 304 – 258 aC Vesalius 1514 -1564 dC Harvey 1579 -1657 dC Claude Bernard 1813-1878 dC Jenner 1749-1823 dC Pasteur 1822-1895 dC Koch 1843-1910 dC
    4. 4. HISTÓRICO 1876 Animal Cruelty Protection Society Reino Unido
    5. 5. HISTÓRICO 1947 – Código de Nuremberg 1964 - Declaração de Helsinki 1978 – Relatório de Belmont ORIENTAR REALIZAÇÃO PESQUISAS
    6. 6. HISTÓRICO William M. S. Russel & Rex L. Burch The Principles of Human & Experimental Technique
    7. 7. HISTÓRICO Lei 6.638/1979 Normas para prática didático científica da vivisecção de animais Decreto 24.645/1934 Estabelece medidas de proteção aos animais Resolução 196/1996 Diretrizes e normas para pesquisa em seres humanos Lei 11.794/2008 Estabelece critérios para utilizaçao animais no ensino e pesquisa (Lei Arouca) CONEP CEP CONCEA CEUA
    8. 8. MODELO ANIMAL Modelo Objeto imitação Representa alguma coisa ou alguém ANIMAIS DE EXPERIMENTAÇÃO Seres vivos SENSCIENTES Dor, memória, angústia, instinto sobrevivência Com característics biológicas iguais ou semelhantes à espécie em estudo Privados da liberdade
    9. 9. COMO DEVE SER UM MODELO ANIMAL? (Monteiro et al., 2009) Permitir o estudo de fenômenos biológicos ou de comportamento animal Investigar processos patológicos espontâneos ou induzidos Assemelhar-se em um ou mais aspectos ao fenômeno/doença em seres humanos (ou na espécie para a qual o estudo está sendo extrapolado)
    10. 10. MODELOS ANIMAIS TIPOS DE MODELO ANIMAL (Fagundes & Taha, 2004) INDUZIDO ESPONTÂNEOS - variantes genéticas Nude - atímico Hairless – deficiência T helper Obesidade NEGATIVO – refratários Mecanismos resistência ÓRFÃO
    11. 11. MODELOS ANIMAIS Silvestres Vantagens Ciclo natural da doença Doença hospedeiro natural / reservatório Avaliação patogenicidade hospedeiro natural Desvantagens Limitação de observação e anotações resultados Dificuldade manutenção em laboratório Risco zoonoses Comportamento agressivo Risco extinção espécie QUE ANIMAIS SÃO UTILIZADOS EM EXPERIMENTOS?
    12. 12. MODELOS ANIMAIS QUE ANIMAIS SÃO UTILIZADOS EM EXPERIMENTOS? Domésticos Vantagens ambiente semelhante ao do homem estudo doenças expontâneas informações básicas espécie animais dóceis Desvantagens custo manutenção utilidade outras finalidades companhia produção
    13. 13. MODELOS ANIMAIS QUE ANIMAIS SÃO UTILIZADOS EM EXPERIMENTOS? Laboratório Vantagens fácil manutenção, manuseio e observação ciclos vitais curtos / prole numerosa permitem padronização genética informações básicas disponíveis uso número maior animais custo aquisição e manutenção baixos Desvantagens vivem ambientes artificiais doenças induzidas artificialmente
    14. 14. MODELOS ANIMAIS RECOMENDAÇÕES AOS PESQUISADORES (Raymundo & Goldin, 2000) Capacitação / qualificação comprovada Relevância estudo ; única alternativa obtenção resultados Uso métodos alternativos células/tecidos, computadores, modelo matemático Respeito e tratamento humanitário Condições de vida adequadas
    15. 15. RECOMENDAÇÕES AOS PESQUISADORES Número animais Otimização uso (uso mais de um experimento) Sofrimento e dor : justificativa procedimentos e previsão analgesia / anestesia apropriadas – bem estar e saúde Eutanásia, de forma rápida, indolor e irreversível Ao final experimento, ferimento, doença Resolução 1000/2012 - CFMV Descarte adequado
    16. 16. MODELOS EM VIROLOGIA MODELOS ANIMAIS EM VIROLOGIA Vírus Replicação Permissividade – receptores celulares Enfermidades virais HIV, influenza, dengue, ebola, hantavírus, chikungunya.. HIV Inicio década 80 macaco camundongos transgênicos FIV Robert Gallo: Utilizando modelos animais, poderemos alcançar a cura para a AIDS. Sem eles, nunca alcançaremos isto.
    17. 17. MODELOS EM VIROLOGIA MODELOS ANIMAIS EM VIROLOGIA Vírus Mecanismos celulares Conhecimento moderno sobre biologia, genética e medicina Animais – coelho, rato cobaia, suíno, cão, macacos Animais geneticamente adaptados (transgênicos) Modelos animais estudo da doença ensaios pré-clínicos de novos compostos antivirais avaliações de vacinas Uso complementar as outras abordagens experimentais
    18. 18. MODELOS EM VIROLOGIA SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO (Louz et al., 2012) ? ESPÉCIE, ? ESTIRPE, ? RAÇA lógica científica características da espécie disponibilidade praticidade requisitos habitação considerações econômicas disponibilidade reagentes
    19. 19. MODELOS EM VIROLOGIA SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Animais pequeno porte Camundongo (Mus musculus) genética/imunologicamente bem caracterizados disponibilidade imunoreagentes estirpes isogênicas (inbred) resultados reprodutíveis uso menor número animais transgênicos/knock-out
    20. 20. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Animais pequeno porte Camundongo (Mus musculus) Não permissivos vírus humanos patogenia Diferenças anatômicas, fisológicas e imunológicas resposta imune Alelos defectivos gene MX1 não produz proteína Mx (induzida por interferon) importante para controle infecção viral expressão restrito genes do MHC = RESPOSTA IMUNE ATÍPICA
    21. 21. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Animais pequeno porte Sigmodon ou “coton rat” (Sigmodon hipidus) permissivo alguns vírus humanos genes Mx funcionais exibem fisopatologia similar da doença em humanos Linhagens isogênicas Imunoreagentes Estudo vírus Sarampo HSV Vírus respiratórios - Influenza
    22. 22. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO HUMANIZAÇÃO Inserção gene receptor celular Camundongo + expressão ICAM-1 para rinovírus Falta co-receptores / cofatores Rato + receptor CD155 para poliovírus - infecção venosa ou intraperitoneal - infecção via oral ? Falta fatores existentes no trato intestinal ? Ação interferon do hospedeiro Uso ratos com deficiência imunológica camundongos Stat1 knock-out (Stat1-/-) insensíveis a ação de IFN-y. eliminação sinais transdução INF alfa e beta
    23. 23. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Linhagem BLT NOD/SCID imunodeficiência combinada severa (SCID) Supressão resposta imune adaptativa manutenção resposta imune inata diabéticos não obesos (NOD) Podem ser inseridos com células humanas sem/pouco risco de rejeição Inserção células humanas (BLT) Desenvolvimento de imunologia adaptativa Medula óssea Fígado Timo Mimetizam aspectos da infecção humana Estudos da infecção viral no organismo
    24. 24. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Animais grande porte Suínos, cães, primata não humanos (NHP) Anatomia/fisiologia ≈ humanos Sistema imunológico Binomio células B e T expressão moléculas MHC apresentação antígeno mimetizam infeções humanas apropriados para estudos pré-clínicos vacinas Eficácia Toxicidade Segurança
    25. 25. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Suínos e cães desvantagens Diferenças imunopatofisiologia NHP Complexidade de criação Complexidade de experimentação Outbread Indisponibilidade de reagentes Considerações éticas – NHP Proximidade filogenética e evolução Semelhanças anatomofisiológicas Sistema sanguíneo ABO Sistema imune N H P Gold Standard
    26. 26. do Velho Mundo macacos macacos babuínos grandes macacos gorila chimpanzé orangotango gibão Primatas não humanos do Novo Mundo sagui macaco aranha macaco prego
    27. 27. SELEÇÃO DE ANIMAIS PARA ESTUDO Grandes macacos / chimpanzé Geneticamente mais próximos homem questões éticas, econômicas – restrito Hepatite C, hepatite B Macaco cinomólogo, rhesus, pigtail Geneticamente mais distantes Vantagens Relativamente pequenos Homologia com citocinas humanas Uso regentes humanos Aumento produção regentes para a espécie RELEMBRAR diferenças homem x macaco macaco x macaco
    28. 28. CONSIDERAÇÕES: Uso regulmentado Número restrito Heterogenicidde genética (outbred) RESULTADOS ANALISADOS COM CAUTELA NA FALTA DE UM MODELO IDEAL…..
    29. 29. Vírus Camundongo Cobaio Hamster NHP Filovirus Ebola Sim (virus adaptado) Sim (virus adaptado) Sim (virus adaptado) Cinomólogo, Rhesus, babuínos, verde, sagui Marburg Sim (virus adaptado) Sim (virus adaptado) ND Cinomólogo, Rhesus, babuínos, verde, sagui Arenavirus Lassa Sim (IFNAR KO) Sim (inbred) ND Cinomólogo, Rhesus, sagui Junin (Argentina) ND Sim (inbred) ND Rhesus, sagui Guanarito (Venezuela) ND Sim ND ND Machupo (Bolivia) Sim (Stat-1 KO) Sim ND Cinomólogo, Rhesus, Verde Sabia (Brasil) ND ND ND ND Bunyavirus CrimeaCongo Sim IFNAR/Stat-1 KO) ND ND ND Hantavirus (pulmonar) ND ND Sim ND Paramyxovirus Nipah ND Sim Sim Verde Africa Hendra ND Sim Sim Verde Africa Modelos animais mais frequentemente usados para vírus altamente patogênicos das familias Filoviridae, Arenaviridae, Bunyaviridae e Paramyxoviridae
    30. 30. Bibliografia 1.Bryant JL. Animal models in virology. In: Conn, M et al. Sourcebook of Models for Biomedical Research. p557-563, 2008. 2.Fagundes, DJ; Taha, MO. Modelo animal de doença: critérios de escolha e espécies de uso corrente. Acta Cirurgica Brasileira, 19(1):59-65, 2004. 3.Louz, D et al. Animal model in virus research: their utility and limitations., Crit Rev Microbiol. 39(4):325-61, 2013. 4.Monteiro, R et al. Tendência em experimentação animal. Rev Bras Cir Cardiovasc, 24(4):506-513, 2009. 5.Raymundo, MM; Goldim, JR. Pesquisa em modelos animais. Revista HCPA, 20(1): 44-49, 2000. 6. Safronet, D et al. Animal models for highly patogenic emerging viruses. Current Opinion in Virology, 3:205-209, 2013.

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