Organismo modelo: uso de animais na pesquisa

ilustração dos principais animais usados como organismos modelo em pesquisas: camundongo, galinha, peixe-zebra, cachorro e mosca-da-fruta.
Por que alguns animais são utilizados para pesquisa? Entenda quando e como os organismos modelo podem ajudar nos estudos científicos.

Organismos modelo são animais não-humanos que podem mimetizar processos biológicos ou doenças humanas. Assim é possível, por exemplo, utilizá-los em estudos científicos para esclarecer o mecanismo e a progressão de doenças e até mesmo para avaliar a eficácia de terapias antes de serem utilizadas em humanos.

Graças aos organismos modelo a ciência passou a entender muito melhor a anatomia, fisiologia e desenvolvimento de humanos. E também graças a eles, descobrimos como ocorrem muitas doenças e também como tratá-las.

Desenvolvimento de técnicas cirúrgicas, comportamento, aprendizagem, avaliação de medicamentos, testes de alergia e estudo de doenças são algumas das áreas que utilizam organismos modelo. Conheça a seguir algumas espécies utilizadas pela genética e por outras áreas da ciência.

Organismos modelo na genética

O primeiro organismo modelo que marcou a genética foram as ervilhas utilizadas por Mendel, o pai da genética, para descrever os padrões de herança das características. Atualmente, para estudos genéticos que extrapolam as conclusões para humanos são utilizados principalmente espécies animais.

A mosca-da-fruta (Drosophila melanogaster) e o peixe-zebra (Danio rerio) são organismos modelo para pesquisas nas áreas de genética e biologia do desenvolvimento, pois há muitos genes similares aos humanos. Nesses animais é possível estudar, por exemplo, a função de um gene ou a consequência de uma mutação genética. Thomas Morgan foi laureado com o Nobel de Medicina em 1933 ao comprovar que os genes estão em cromossomos utilizando a mosca-da-fruta em seus estudos.

Apesar das diferenças com humanos, a galinha (Gallus gallus) faz parte dos animais vertebrados, e por isso compartilha algumas similaridades relativas ao desenvolvimento embrionário. Além disso, como o desenvolvimento ocorre no ovo, é mais fácil para os pesquisadores observarem e entenderem os diversos aspectos de formação de órgãos e sistemas, como os mecanismos genéticos e celulares do desenvolvimento embrionário.

Já os camundongos (Mus musculus) e os ratos de laboratório (Rattus norvegicus domestica) têm um organismo parecido com o humano, sendo muito utilizados como modelo para doenças genéticas humanas, de comportamento animal ou para estudar doenças induzidas por outros fatores de risco. Os camundongos são fundamentais para muitas pesquisas, como as realizadas por James P. Allison e Tasuku Honjo, laureados com o Nobel de Medicina de 2018 por descobertas relacionadas ao tratamento de câncer.

O cachorro (Canis lupus familiaris) é uma espécie que tem semelhanças fisiológicas com humanos e que apresenta inúmeras doenças genéticas correspondente a doenças humanas que acontecem de forma espontânea. Além disso, o DNA de cães possui genes conservados com humanos. Na área da saúde, foi esse organismo modelo que possibilitou a descoberta da insulina por Frederick Banting e John Macleod, laureados com o Nobel de Medicina em 1923 por esse feito.

tabela com os principais organismos modelo e seus usos na pesquisa

Organismos modelo em outras áreas

  • Vermes cilindros (Caenorhabditis elegans): usado para estudos de sistema nervoso simples e para testes de medicamentos, como antibióticos.
  • Coelho branco da Nova Zelândia (Oryctolagus cuniculus): cirurgia experimental, como as ortopédicas e as crânio-maxilo-faciais, entre outros estudos. 
  • Porquinho-da-Índia (Cavia porcellus): pesquisas nutricionais, de vacinas e medicamentos. 
  • Porcos (Sus scrofa domesticus): desenvolvimento e treinamentos de técnicas cirúrgicas e pesquisas para que sejam utilizados como fonte de órgãos para transplantes em humanos.
  • Primatas não-humanos: apesar de ter um uso mais restrito em pesquisas por motivos éticos, especialmente por conta da capacidade cognitiva e interações sociais complexas desses animais, algumas espécies de macacos ainda são importantes para o desenvolvimento de medicamentos e estudos sobre doenças infecciosas, transplantes, neurociência, vacinas e comportamento.

Escolhendo um organismo modelo

Como há organismos modelo de diferentes espécies, a escolha é feita de acordo com o objetivo de cada pesquisa, para que apresente a maior similaridade com a característica humana avaliada. Por exemplo, alguns organismos modelo têm uma fisiologia mais próxima a de humanos, outros têm o comportamento mais parecido conosco ou até genes que estão em nosso DNA e no de outros animais também. 

Além disso, para escolher o organismo modelo, os pesquisadores também levam em consideração o espaço, cuidado e custos necessários para manter os animais. 

Em alguns experimentos, como os de comportamento, podem ser utilizados animais saudáveis. Porém, em outros casos, como modelagem de doenças ou avaliação de medicamentos, os animais precisam apresentar a condição clínica, que pode ser espontânea no organismo modelo ou pode ser induzida com substâncias ou pela geração de animais geneticamente modificados, como os transgênicos.

Ética e pesquisa com animais

O uso de organismos modelos precisa ser ético. Para isso, os pesquisadores submetem o estudo à avaliação de um comitê para aprovar os procedimentos que serão realizados nos animais. Além disso, há uma série de boas práticas que devem ser seguidas para que o tratamento dos animais seja respeitoso, evitando e minimizando o sofrimento.

Modelos computacionais, cultura de células e produção de tecidos por bioengenharia são algumas das novas abordagens que evitam o uso de animais em pesquisa, mas os organismos modelo infelizmente ainda não são substituídos por completo.

Conheça o que seu DNA diz

Graças aos organismos modelo, a ciência conseguiu desvendar as causas de muitas doenças genéticas e desenvolver tratamento para elas. Hoje, com essas informações, podemos saber o que o nosso DNA diz e, se houver um risco maior para desenvolver uma doença, seguir recomendações médicas que podem diminuir a chance dela aparecer.

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O que são organismos modelo?

Organismos modelo são espécies, em geral animais não-humanos, que podem mimetizar processos biológicos ou doenças humanas.

Quais são os principais organismos modelo usados na genética?

Os principais organismos modelo utilizados em estudos genéticos são: mosca-da-fruta, peixe-zebra, camundongo, rato de laboratório e cachorros.

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