Диетологът Хари Доусън и микробиологът Глория Солано-Агилар, и двамата учени от Службата за селскостопански изследвания в Белтсвил [Мериленд] Център за изследване на човешкото хранене (BHNRC), се обединиха с учени от ARS и други организации, за да използват свинята като животински модел за популяризиране както на човека и здравето на животните. Това изследване се фокусира върху оценката на ефекта от храненето върху имунните и възпалителни реакции.

модел

Доусън помогна да се разработи и продължава да ръководи публично достъпната база данни за транслационни изследвания на свинете за гени и протеини за сравнение с тези, които са видени на видно място при гризачи и хора. „Тази база данни съдържа функционална информация за повече от 5800 гена, често изследвани при хора, прасета и мишки, включително около 2240, които са секвенирани в BHNRC.“ Базата данни може да бъде намерена тук.

Базата данни съдържа "ръчно коментирани" гени, което означава, че всички гени и протеинови последователности, включени в базата данни, както и информация за техните функции, са въведени ръчно. Анотираните гени могат да се въвеждат и от компютърни софтуерни програми, които предвиждат структурата и идентичността на гените и протеините въз основа на алгоритми.

„Тези компютърни програми, макар и бързи, са склонни към грешки, които могат да бъдат коригирани само чрез ръчно анотиране“, казва Доусън.

Прилики на имунната система

Освен това Доусън проведе сравнителен анализ и оценка на специфични части от свински, миши и човешки геноми. Той открива, че хората споделят много повече гени и протеини, свързани с имунната система, със свинете, отколкото с мишките. Той съобщи, че когато функционална част от протеин липсва сред един от трите вида, шансът той да се запази само при свинете и хората е близо два пъти по-голям от шанса да се запази само при мишки и хора. Главата на книгата на Доусън, "Сравнителна оценка на геномите на свинете, мишките и хората", е публикувана от CRC Press през 2011 г. в The Minipig in Biomedical Research.

Първата пълна последователност на генома на свине, версия Sscrofa 10.2, беше пусната от Консорциума за секвениране на генома на свинете през 2012 г. Като част от това усилие, подгрупа, наречена „Група за анотации на имунния отговор“, коментира над 1400 гени от свине, участващи в имунния отговор на животното . Тази група включваше Доусън на ARS, молекулярният биолог Селин Чен, химикът Джоан Лъни и други.

Групата открива, че имунитетните гени на прасетата и хората са много сходни и се развиват с подобна скорост и при двата вида. Тези констатации са докладвани в списанието Природата през 2012 г.

По-късно групата публикува проучване, което допълнително характеризира структурата и функцията на свинския имуном. Имуномът е колекция или референтен набор от свързани с имунната система гени и протеини от даден вид. Групата предостави нови анотации на имунен отговор за повече от 500 свински гена и 3 472 кодиращи протеина транскрипти.

„Свинският геном все още не е завършен и може да бъдат открити допълнителни гени“, казва Доусън. "Но тези изчерпателни и интегрирани анализи предоставят важни инструменти за измерване на имунния отговор на свинете." Констатациите бяха публикувани през BMC Genomics през 2013.

Тези сравнителни проучвания предоставят убедителни доказателства за използването на свине в изследвания както върху здравето на хората, така и върху животните, казва Доусън. "Тези проучвания показват, че свинете са добър вид за по-нататъшно тестване на концепции и принципи, които са били открити чрез първо използване на мишки като модел, особено за изследване на имунния отговор."

Изследването на затлъстяването отива при свинете

Също така в BHNRC, Solano-Aguilar е работил по поредица от проучвания, показващи, че прасето играе важна роля като модел за изследване на човешкото затлъстяване. Тя е работила с Кати Ханхинева от Университета на Източна Финландия в Куопио, за да проучи метаболитните промени, които се появяват в свинските тъкани и биофлуидите, след като прасетата консумират диета с високо съдържание на мазнини.

Изследователите са изследвали свинята Ossabaw, тъй като тя има по-голяма тенденция да депозира излишни мазнини и да развива заболявания, свързани със затлъстяването, когато се храни с висококалорична диета, в сравнение с други породи свине. Акцентът беше върху използването на млади прасета като модел за затлъстяване при деца. „Това е важна област, тъй като по принцип е трудно да се оценят свързаните със затлъстяването метаболитни нарушения при децата“, казва Солано-Агилар.

Авторите искат да изследват индуцираните от диетата метаболитни промени, протичащи в тъканите, които те събират от прасетата - черен дроб, панкреас, мозък и черва. И искаха да сравнят дали промените, които откриват в тъканите, присъстват и в урината и плазмата на свинете - биофлуиди, които обикновено се събират по време на клинични проучвания при хора.

Изследваните прасета са били хранени или с диета за поддържане, или с диета с високо съдържание на мазнини. Изследователите установяват промени в липидните метаболити във всички анализирани проби от гостоприемни тъкани от прасета, хранени с диета с високо съдържание на мазнини. Някои тъканно-зависими промени не се отразяват в биофлуидите.

Използването на свине като биомедицински изследователски модел е полезно за изучаване на метаболитни ефекти, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини, казва Джоузеф Урбан, съавтор в лабораторията на BHNRC, който инициира споразумение за сътрудничество между няколко института с финландските учени.

"Биофлуидите ни дават част от картината," казва Урбан, "но възможността да разглеждаме органната тъкан ни помогна да се насочим към промени, които са показателни както за заболяването, така и за лошия отговор на диетата."

Изследването е публикувано в Списание за изследване на протеоми през 2013.