Prof. Dr. Mehmet kaya

Prof. Dr. Mehmet KAYA

• Prof. Dr. Mehmet KAYA

• İstanbul Üniversitesi

• İstanbul Tıp Fakültesi

• Fizyoloji Anabilim Dalı

• Çapa/Fatih/İstanbul

• E-Posta: [e-mail]

Tarihçe

• Tarihçe
• Planlama
• Uygun model ve denek seçimi
• Uygun model sonuçlarının insana yansıması

Tıbbi araştırmalardaki iyileşmelerin hayvan çalışmaları sonucu başladığı, geliştiği ve insan araştırmalarını desteklediği bilinmektedir.

• Tıbbi araştırmalardaki iyileşmelerin hayvan çalışmaları sonucu başladığı, geliştiği ve insan araştırmalarını desteklediği bilinmektedir.

Hücre/doku/organ/sistem bağlamında fizyolojik ve patolojik mekanizmaları anlamak,

• Hücre/doku/organ/sistem bağlamında fizyolojik ve patolojik mekanizmaları anlamak,
• Sistem ve sistemler arası ilişkiyi öğrenmek,
• Hastalıklara karşı tedavi yolları bulmak,
• Hastalık ve/veya hasara karşı bir test geliştirmek,
• Geleceğin bilim insanı ve hekimini yetiştirmek.

Uygun hayvan modeli seçmeden önce “Alternatifler” hayvan dışı modeller (3R: Replacement-Reduction-Refinement)

• Uygun hayvan modeli seçmeden önce “Alternatifler” hayvan dışı modeller (3R: Replacement-Reduction-Refinement)

• Zorunlu ise hayvan modeli düşünülmeli!!!!!

Planlama

• Planlama
• Uygulama
• Tamamlama

Planlama

• Planlama
• Problem belirlenmeli ve hedef/ler tanımlanmalı
• Araştırma ile ilgili bilgi toplanmalı
• Özgün hipotez kurulmalı

Uygulama

• Uygulama
• Zaman/Maliyet boyutu ve kaynağı
• Etik kurul onayı
• Uygulanabilirliğin teyidi/Deney planlama
• Uygun veri analiz yöntemlerinin belirlenmesi
• Sorumlulukların dağıtılması
• Personel eğitimi /Esas araştırmaya geçiş/Veri toplama/işlenmesi.

3. Tamamlama

• 3. Tamamlama

• Verilerin anlamlandırılması,
• Çıktıların tamamlanması ve teslim edilmesi,
• İdari işlerin tamamlanması
• Deneyimlerin değerlendirilmesi ve bunlardan ders çıkarılması.
• Sonuçların bilim dünyası ile paylaşılması.

Hayvanlar bireysel varyasyonlara sahip olduklarından;

• Hayvanlar bireysel varyasyonlara sahip olduklarından;

• Çalışmalar, tekrarlanabilir ve doğrulanabilir olmalı,
• Geçerli testler kullanılmalı,
• Standardize alet ve prosedür kullanılmalı ve uygulanmalı,
• Teknik veya yöntemler; çalışmalar ve türler arasında karşılaştırma yapmak için yeteri kadar duyarlı olmalı,
• Uygulanan maddenin tipi/dozu ve yolu ile elde edilen sonuçlar kıyaslanabilir olmalıdır.

Hayvan Modeli;

• Hayvan Modeli;
• Normal biyoloji ya da davranışların çalışılabileceği,
• Kendiliğinden ya da indüklenmiş bir patolojik durumun araştırılması,
• Bir biyolojik işlev yönünden insan ya da diğer hayvan türlerine benzerlik gösteren hayvanların kullanıldığı model olarak tarif edilir.

Uygun hayvan modeli seçiminde;

• Uygun hayvan modeli seçiminde;

• Planlanan türe ait;
• Anatomik,
• Fizyolojik,
• Davranış karakterlerinin iyi bilinmesi

• Araştırmanın amacına uygun devamı ve tamamlanabilmesi için gereklidir.

Model hayvan seçiminde dikkatli ve titiz davranılmalı,

• Model hayvan seçiminde dikkatli ve titiz davranılmalı,

• Araştırmalar önceden ayrıntılı bir şekilde planlanmalı,

• Planlanan deneye ait özellikteki hayvanlar seçilmeli,

• Tür, soy, spontan, transgenik ve saf döl gibi özelliklere dikkat edilmeli,

• Minimal hayvan sayısı ile ideal veri elde edilmeli,

• Kontrol (vehicle-treated control group) kullanılmalı.

Genç sağlıklı erkek veya dişi (tek seks) seçilmeli

• Genç sağlıklı erkek veya dişi (tek seks) seçilmeli

• Doğum yapmamış dişi tercih edilmeli

• Parazit ve patojen free olmalı

• Çalışmanın başlangıcındaki hayvan ağırlıkları, çalışma sırasında ± %20’yi aşmamalıdır.

• “Çalışmalarda genelde sıçan veya fare tercih edilmektedir”

Hedef türdeki normal yaşam şartlarını temsil etmeli,

• Hedef türdeki normal yaşam şartlarını temsil etmeli,

• Seçilen model ne olursa olsun, çok iyi tanımlanmalı,

• Diğer araştırmacılara modelin yol gösterici olması için soy, alt soy ve mümkünse genetik özellikleri ifade edilmeli,

• Hayvanın mikrobiyolojik durumu ve florası dikkate alınmalı,

• “Normal fare” ile “patojen-free fare”nin çeşitli ajanlara verdikleri yanıt birbirinden farklıdır.

Uygun plan ve istatistiğe göre kullanılacak hayvan sayısı,

• Uygun plan ve istatistiğe göre kullanılacak hayvan sayısı,

• Önerilen çalışmada model veya organ sisteminin uygunluğu,

• Modelin genetik durumu,

• Deneysel olarak oluşturulan modellerin doğası,

• Uygulamalara hayvanın cevabı,

• Çevrenin spesifik hayvan modeli üzerine etkisi,

• Kullanılan hayvan ile ilgili önceki bilgiler.

Tür seçimi sadece imkan, deneyim ve maliyete dayandırılmalı,

• Tür seçimi sadece imkan, deneyim ve maliyete dayandırılmalı,

• Araştırmacı modele aşina değilse, deneyim sahibi kişi ile gerekirse temasa geçmeli,

• Deneyimli bilim insanı yayınlarında belirtmediği “püf noktaları” hakkında bilgi verebilir veya öneride bulunabilir.

Hayvan faktörü

• Hayvan faktörü

• Fiziki ve çevresel faktör

• Bakım yeri

• Hayvan bakımı ve yaklaşımı

• Hayvan özel bakım gerektiriyorsa (Genetik modeller veya domuz, maymun vs.);
• Bakım koşulları
• Tecrübeli bakıcı

Vücut hacmi

• Vücut hacmi
• Yaşam süresi/Yaş/ Seks/Hamilelik durumu
• Genetik; Inbred/Outbred/Mutant/Genetik olarak modifiye edilme
• Biyolojik Ritim
• Mikrobiyolojik ortam/Latent (subklinik veya sessiz) enfeksiyonlar
• Stres varlığı/Hastalık
• Fiyat ve bakımı

Bakım Yeri;

• Bakım Yeri;

• Hayvanın normal yaşamı (diyet, barınma olanakları),
• “Patojen-free hayvanların” yaşadıkları alanlar ile “normal laboratuvar hayvanlarının” yaşadıkları alan şartları farklı olup, bu durumun çalışma sonuçlarını etkileyebileceği dikkate alınmalı.

Metabolizmayı etkileyen değişkenler kontrol edilmeli;

• Metabolizmayı etkileyen değişkenler kontrol edilmeli;

• Diyet alışkanlıkları/ cins /yaş,
• Uygulama yolu/zamanı/doz miktarı,
• Örnekleme yeri ve zamanı,
• Yılın hangi mevsimi olduğu,
• Günlük vücut ısısı ve diürnal varyasyonlar

• Kemirgende metabolizma insandan hızlı (örn. Sıçanda kalp fr. 325-350),

• Metabolizmanın kontrolü ve işleyişi vücut büyüklüğü arttıkça yavaşlar ve ilaç dozları buna göre ayarlanmalıdır.

Cinsiyet, ilacın kan yarı ömrünü etkileyebilir.

• Cinsiyet, ilacın kan yarı ömrünü etkileyebilir.

• Aynı çevre koşullarında genç “erkek” sıçanlar “dişi” sıçanlara göre daha hızlı bir şekilde kilo alır.

Uygun hayvan seçiminde en iyi örneklerden biri “vasküler restenoz” ile ilgili çalışmalarda görülmektedir.

• Uygun hayvan seçiminde en iyi örneklerden biri “vasküler restenoz” ile ilgili çalışmalarda görülmektedir.

• Domuz ve maymunda anjiyoplasti sonrası “restenoz” ile ilgili sonuçlar küçük hayvanlardan elde edilen verilere kıyasla insandakine daha yakın.
• “Yeni model tanımlanması için literatür taraması yapıp, hangi modelin mümkün ve gerçekçi olduğuna karar verilmelidir.”

Hayvan modelinde seçim kriterleri;

• Hayvan modelinde seçim kriterleri;

• Tür
• Patogenez
• Gerekli işlemler
• Maliyet

• Test Sistemi

• Aşı / Terapötik Doz
• Ajanın özelllikleri
• Ajanın uygulanması
• Etken doz

Ajanın özelliği

• Ajanın özelliği

• Etki yolu insandaki gibi olmalı; inhalasyon, oral, vs.,
• Etki kantite edilebilmeli
• Etken doz tekrarlandığında aynı sonuçlar alınabilmeli,
• Doz ve sonuç arasındaki ölçeklenebilir bir ilişki gösterilmeli,
• Hastalık nedeni ajan insanda hastalığa sebep olan ajanın aynısı olmalı,
• Patojenik tayin ediciler
• Bir ajan patolojiye nasıl sebep olur?
• Bakterinin toksin üretimi
• Bir organı hedefleme ve zarar verme

Patogenez

• Patogenez

• İnsandaki hastalık seyrine benzerlik
• SEB (Staphylococcal enterotoxin B):
• İnsan ve maymunda kusma ve ateş
• Yüksek dozlarda ölüm,
• Anthrax (Bacillus anthracis): İnsan ve maymunda genişlemiş mediasten,
• Q-Fever (Coxiella burnetii): İnsan ve maymunlarda pnömoni,
• Botulinum (Clostridium botulinum): Yaklaşık tüm türlerde paralizi nedeni.

Gerekli işlemler

• Gerekli işlemler
• Daha büyük hayvan modeli
• Alınacak kan miktarı
• Vücut ağırlığında limit
• Akciğer röntgen filmi çekimleri
• Sabit fizyolojik izleme vs., klinik gözlemler
• Telemetri vs.,
• Etki yolu
• İnhalasyon (Baş, Burun- veya tüm vücut)
• Parenteral/Oral /Dermal

Hedef: X hastalığının belirtilerini yok etmek için bir ilaç geliştirmek

• Hedef: X hastalığının belirtilerini yok etmek için bir ilaç geliştirmek

• Spesifik hedefler: X hastalığına maruz bırakılan sıçanlarda akciğer fonksiyon değişkenleri üzerine bir ilacın etkisini araştırmak

• Deneysel Tasarım: Toplam 4 grupta 32 hayvan (her grup için; n=8)

• 3 gruptaki hayvanlar karsinojenin farklı düzeyine maruz bırakılacak,
• Bir grup kontrol olarak kullanılacak.

• Akciğer fonksiyon değişkenleri tüm gruplardaki herbir sıçanda ölçülecektir.

Hayvan test sonuçlarına güvenmemek yanlışlara yöneltebilir ve binlerce insanın yaşamı ya da sağlığına mal olabilir.

• Hayvan test sonuçlarına güvenmemek yanlışlara yöneltebilir ve binlerce insanın yaşamı ya da sağlığına mal olabilir.

• Bir deney hayvanına zehirli veya etkisiz olan bir madde, insan için zehirsiz veya etkili olabilir.

• Filogenetik ilişki veya anatomik uygunluk fizyolojik davranışlar için güvenilir bir özellik değildir.

• Astım ve bronşit çalışmalarında sıçanlar “prediktif bir model” olarak yetersiz kalmaktadır.

Hayvan modeli her zaman orijinal durumu tam olarak temsil etmez.

• Hayvan modeli her zaman orijinal durumu tam olarak temsil etmez.

• Modeller kesinlikle son sözü söylemez, fakat yaklaşık bir fikir verir.

Cerrahi veya kimyasal ajanlarla indüklenen hastalık modelleri

• Cerrahi veya kimyasal ajanlarla indüklenen hastalık modelleri

• STZ ile diyabet ya da CCl4 ile karaciğer yetmezliği oluşturmak gibi

• Bilim insanları, bir türden diğerine bilgiyi aktarabilmek için bu türlerin insana benzemesini isteselerde “filogenetik benzerlik” çıkarılan sonucun uygunluğunu garanti kılmaz.

Transgenik modeller de “genomlarına yapay olarak yerleştirilmiş yabancı bir DNA içeren hayvanlar” indüklenmiş modeller grubuna girer.

• Transgenik modeller de “genomlarına yapay olarak yerleştirilmiş yabancı bir DNA içeren hayvanlar” indüklenmiş modeller grubuna girer.

• Son zamanlarda “knock-out” modeller gündeme girmeye başlamış,

• Pratikte transgenik modeller için tercih edilen tür fare, ancak diğer türleri de bu amaçla kullanmak eğilimi giderek artmakta,

• Transgenik hayvanlarda şimdiye kadar bilinmeyen hastalıklar geliştirilebildiği ya da distres bulguları göstermek zor olduğu için bu hayvanların bakımına özel bir özen göstermek gerekir.

Genetik olarak kendiliğinden gelişen ve insanlardaki hastalığa benzer patoloji ve semptomlar gösteren hayvanlarda geliştirilen modellerdir.

• Genetik olarak kendiliğinden gelişen ve insanlardaki hastalığa benzer patoloji ve semptomlar gösteren hayvanlarda geliştirilen modellerdir.

• Çeşitli hastalıklarla ilgili spontan modelleri oluşturmak için doğal olarak genetik varyantlardan yararlanılır.

Fizyolojik bir olayı aydınlatmak için karşılaşılan zorlukları aşmak için kullanılırlar

• Fizyolojik bir olayı aydınlatmak için karşılaşılan zorlukları aşmak için kullanılırlar
• Bazı hayvan tür/soylarında bazı hastalıklar hiç görülmez
• Tavşanda gonokok enfeksiyonu gibi özel bir durumun geliştirilemediği negatif model sözkonusu
• Hayvan bilinen bir uyarıya reaksiyon vermez.

Bazı hastalıklar, öncelikle hayvanlarda tanımlanmış daha sonra insanlarda benzeri tanımlanabilir amacı ile çalışılan modellerdir.

• Bazı hastalıklar, öncelikle hayvanlarda tanımlanmış daha sonra insanlarda benzeri tanımlanabilir amacı ile çalışılan modellerdir.

• Daha sonra benzer bir hastalık insanlarda görülürse model adapte edilir.

• Örneğin, Papilomatozis, Marek hastalığı ve Deli Dana Hastalığı.

İNBRED HAYVANLAR;

• İNBRED HAYVANLAR;

• Kardeşlerin çiftleşmesinden en az 20 jenerasyon sonra elde edilen hayvanlardır.
• Tüm hayvanlar genetik olarak benzerdir, çünkü kardeşlerin çiftleşmesi ile genetik mutasyonlar ortadan kalkar.

• OUTBRED HAYVANLAR;

• Kardeş olmayan hayvanların çiftleşmesiyle elde edilirler.
• Çok yavru verebilen bu hayvanlar aynı görünümdedir, ancak genetik olarak farklılık gösterirler.

F1 HİBRİDLER

• F1 HİBRİDLER

• İki farklı inbred soyun ilk çaprazlaması sonucu elde edilir.
• Genetik olarak benzerdirler, ancak üreme yetenekleri yoktur.

• MUTANT SOYLAR

• Farelerde 500’den fazla mutasyon bildirilmiştir.
• Sıçan, hamster, tavşan, kobay, kedi, köpek ve domuzda mutantlar vardır.

FARE, SIÇAN, KOBAY, TAVŞAN....

• FARE, SIÇAN, KOBAY, TAVŞAN....

• Anatomik olarak küçük olmaları, yaşam sürelerinin kısalığı, manipulasyon kolaylığı ve kolayca üretimlerinden dolayı deneysel çalışmalarda tercih edilirler.

• Özellikle, bu memeli omurgalılar insanlarda görülen pek çok spesifik hastalık için birebir model olabilirler.

Küçük gövdeli oluşu ve genetik yapıları en iyi bilinen omurgalı türü olması biyomedikal çalışmalarda en fazla tercih nedeni,

• Küçük gövdeli oluşu ve genetik yapıları en iyi bilinen omurgalı türü olması biyomedikal çalışmalarda en fazla tercih nedeni,

• İnbred ve transgenik olmak üzere 500’den fazla değişik soyu mevcut,

• İnbred soyları arasında hem anatomik hem de fizyolojik açıdan farklılıklar mevcut,

• Çok sayıda mutasyonlarının varlığı genetik çalışmalarda tercih nedenidir.

Davranış, embriyoloji, teratoloji ve viroloji ile ilgili çalışmalarda,

• Davranış, embriyoloji, teratoloji ve viroloji ile ilgili çalışmalarda,

• İmmünosupresif ajanlar ve ilaçların incelenmesinde,

• Farmasötik ürünlerin güvenliği ve etkinliğinin belirlenmesinde,

• Kısa ömürlü olduklarından kronik toksik çalışmalara uygun bir hayvan modeli olarak kabul edilirler.

• Deneylerde kullanılan tüm hayvanlarının %70-80’ini oluşturur.

Anatomik yapısı fareye benzer ve fareden sonra en çok kullanılan omurgalı,

• Anatomik yapısı fareye benzer ve fareden sonra en çok kullanılan omurgalı,

• Fizyolojik olarak insanlara da büyük benzerlik gösterir,

• İnbred soylarının pek çoğu ilk sıçan soyu olan “Wistar albino” elde edilmiş,

• Büyük uyum gücü ve dayanıklılığı bu hayvanları birçok deneysel araştırma için en uygun model yapar,

• Fizyo/patolojik mekanizmaların izahında ve besin yoksunluğuna karşı yüksek toleransa sahip olduklarından beslenme araştırmalarında kullanılırlar.

Ucuz, bakımı kolay ve uysal olmaları çalışmalarda tercih nedeni,

• Ucuz, bakımı kolay ve uysal olmaları çalışmalarda tercih nedeni,

• Başlıca serum, aşı ve diğer biyolojik maddelerin üretiminde,
• İmmün yanıt ve anaflaktik şok çalışmalarında,
• Toksikolojik çalışmalarda,
• Mikroorganizmalar için iyi bir konak olduklarından “tbc, difteri ve brusella” gibi hastalıklarla ilgili çalışmalarda kulanılırlar.

Vücut ağırlığı 2 kg’dan daha az “Alman soyu” ve 2-5 kg olan “Beyaz Yeni Zelanda soyu” tercih edilir.

• Vücut ağırlığı 2 kg’dan daha az “Alman soyu” ve 2-5 kg olan “Beyaz Yeni Zelanda soyu” tercih edilir.

• Aterosklerozda kullanılan ilk hayvan modeli,

• Hipertansiyon ve İmmünolojik çalışmalarda tercih nedeni,

• Çinçilla tavşanları “von Willebrand’s_ von Willebrand factor yetmezliği-bir tür hemofili.” hastalığı özelliği taşır,

• Ayrıca antiserum üretimi, kalıtsal glokom çalışmaları, rutin toksikolojik ve pirojen testlerinde tercih edilirler.

Deneysel hayvan modellerinden elde edilen sonuçlar;

• Deneysel hayvan modellerinden elde edilen sonuçlar;

• İnsan için kalitatif ya da kantitatif olarak uyarlanabilir olmakta,
• Farmakokinetik ve/veya dinamiği üzerinden insanda bir etkili doz seçimine katkı sağlamakta,
• İnsanda hastalık ve ölüm oranında azalmaya yol açmakta,
• Aşikar bir şekilde insan sağlığına fayda sağlamaktadır.