หนูทดลองคือใคร? เข้าใจบทบาทสำคัญของหนูเมาส์ในโลกวิทยาศาสตร์

หนูทดลองคือใคร? หนังสือ “การวิจัยในหนูเมาส์ : จากความรู้พื้นฐานสู่ความเชี่ยวชาญด้านศัลยกรรม” (Mouse Research Mastery: From Fundamentals to Surgical Expertise) จะเป็นคู่มือการเรียนรู้ และการทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการผ่าตัดในหนูเมาส์ ซึ่งเป็นสัตว์สำคัญในงานวิจัยหลากหลายสาขา เนื้อหาประกอบด้วยการสังเคราะห์องค์ความรู้จากงานวิจัยและประสบการณ์ของผู้เขียนครอบคลุมตั้งแต่หลักการออกแบบการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการผ่าตัดในหนูเมาส์ การเลือกชนิดหนูเมาส์ การปฏิบัติกับหนูเมาส์ในงานวิจัย การเก็บตัวอย่างของเหลวในหนูเมาส์มีชีวิต วิสัญญีวิทยาเบื้องตัน หลักศัลยกรรม จุดยุติการทดลอง การการุณยฆาต และการเก็บตัวอย่างหลังการการุณยฆาต

การเข้าใจรายละเอียดทุกขั้นตอนของการใช้ยาสลบและการผ่าตัดในหนูเมาส์เป็น สิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ทั้งต่อสวัสดิภาพของสัตว์และผู้วิจัย โดยองค์ความรู้ในหนังสือเล่มนี้ครอบคลุม ตั้งแต่การออกแบบงานวิจัย กายวิภาคศาสตร์ สรีรวิทยา กลไกความเจ็บปวด วิสัญญีวิทยาภาวะปลอดเชื้อ การเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม การฟื้นจากยาสลบ และการดูแลหลังการฟื้น หนังสือเล่มนี้ยังให้ภาพรวมของกระบวนการทำวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการผ่าตัดในสัตว์ตั้งแต่ขั้นตอนก่อนที่สัตว์จะเกิดหรือย้ายเข้ามาในสถานที่เลี้ยง จนถึงขั้นตอนหลังการการุณยฆาตเพื่อสนับสนุนการสร้างผลงานวิจัยที่มีคุณภาพ น่าเชื่อถือ และส่งเสริมสวัสดิภาพของหนูเมาส์ในงานวิจัย

1. หลักการออกแบบการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการทำศัลยกรรมในหนูเมาส์และการเลือกชนิดหนูเมาส์สำหรับงานวิจัยต่าง ๆ

แม้ว่าการใช้สัตว์เพื่อการวิจัยนั้นดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มลดลง ซึ่งเกิดจากปัจจัยหลายอย่าง เช่น การคุ้มครองสวัสดิภาพสัตว์ เทคโนโลยีทดแทนการใช้สัตว์ และการประยุกต์ใช้เครื่องมือต่าง ๆ เพื่อให้การวิจัยมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นโดยใช้สัตว์ลดลง และแม้ว่าการใช้สัตว์ทดลองในการทดสอบเครื่องสำอาง สารเคมีในชีวิตประจำวัน และยาสลบ จะถูกระงับทำให้สัดส่วนของการใช้สัตว์ทดลองดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มโดยภาพรวมลดลง แต่การใช้สัตว์เพื่องานวิจัยอื่น ๆ นั้นก็ยังมีจำนวนมาก

ในสหราชอาณาจักรจำนวนสัตว์ที่ใช้ในการวิจัยเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี ค.ศ. 1939 ถึงกลางทศวรรษ 1970 และถึงจุดสูงสุดที่ประมาณ 5.5 ล้านโครงการวิจัย จากนั้นตัวเลขก็ลดลงอย่างต่อเนื่องจนถึงราวปี ค.ศ. 2000 อยู่ที่ 2.6 ล้านโครงการวิจัย และหลังจากนั้นตัวเลขก็เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 4 ล้านโครงการวิจัยก่อนจะลดระดับลงอย่างต่อเนื่อง แต่กระบวนการที่เพิ่มขึ้นสวนทางกับจำนวนโครงการวิจัยคือ การใช้สัตว์ที่มีการดัดแปลงพันธุกรรม และในปี ค.ศ. 2020 จำนวนโครงการวิจัยนั้นมีจำนวนต่ำที่สุดนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 2004 อันเนื่องมาจากการระบาดของโรค COVID-19 ซึ่งทำให้สถาบันหลายแห่งชะลอหรือหยุดการศึกษาวิจัยโดยใช้สัตว์ เพื่อจุดประสงค์อื่นที่ไม่เกี่ยวข้องกับโรค COVID-19 อย่างไรก็ตามสถิติการใช้สัตว์ เพื่อการวิจัยในสหราชอาณาจักรในปี ค.ศ. 2023 นั้นมีจำนวน 2.68 ล้านโครงการ โดยใช้หนูเมาส์ในการวิจัยประมาณ 1.93 ล้านโครงการ (71.82%) ตามมาด้วยปลา 13.75% นก 4.31% และหนูแรท 5.53% และในโครงการวิจัยเหล่านั้น มีมากถึง 18.5% อยู่ในระดับความเจ็บปวดปานกลางถึงสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำศัลยกรรม (Research, 2023) การทำศัลยกรรมในสัตว์ทดลองนั้นจึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับสวัสดิภาพสัตว์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งผลของงานวิจัยที่เกิดขึ้น โดยความเครียดและความเจ็บปวดนั้นส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทั้งทางสรีรวิทยา (Barrot, 2012) ซึ่งเป็นตัวแปรที่สำคัญในการกำหนดผลงานวิจัย

2. การปฏิบัติกับหนูเมาส์เพื่อการวิจัย

สัตว์ทดลองจำเป็นต้องมีการสัมผัสกับมนุษย์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ตลอดช่วงชีวิตระหว่างการเลี้ยงและการทำการทดลอง ไม่ว่าจะเป็นการสัมผัสจากผู้วิจัยหรือผู้ดูแล การจัดการสัตว์อย่างเหมาะสมและมีทักษะจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้สัตว์ยอมรับและมีความร่วมมือในการทำการทดลองอย่างมีประสิทธิภาพ หากการจัดการเป็นสิ่งที่ทำให้สัตว์เกิดความเครียด สัตว์อาจแสดงอาการวิตกกังวลและตอบสนองต่อความเครียดเกินปกติเมื่อถูกสัมผัส สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ส่งผลเสียต่อสวัสดิภาพของสัตว์ แต่ยังเพิ่มความยากลำบากในการดูแล เพราะสัตว์อาจหลีกเลี่ยงหรือแสดงพฤติกรรมก้าวร้าวเพื่อป้องกันตัว การจัดการที่ไม่เหมาะสมยังอาจส่งผลให้เกิดความเครียดที่ทำให้ผลการทดลองมีความผันแปร และเป็นปัจจัยที่ทำให้ผลลัพธ์ไม่เป็นไปตามที่นักวิจัยคาดการณ์ ดังนั้นการฝึกอบรมที่ดีในการจัดการสัตว์อย่างระมัดระวังจึงเป็นประโยชน์ทั้งต่อสัตว์ ผู้ดูแล และนักวิจัย อีกทั้งยังช่วยให้ข้อมูลจากการทดลองมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

3. การเก็บตัวอย่างของเหลวต่าง ๆ ในหนูเมาส์มีชีวิต

ตัวอย่างของเหลว เช่น เลือด น้ำลาย ปัสสาวะ เป็นสิ่งสำคัญในการบอกถึงการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของร่างกาย ซึ่งแปรผันกับการทดลองต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น ในงานวิจัยนอกจากตัวอย่างของเหลวเป็นตัวอย่างหลักที่ใช้ในการแปรผลการทดลอง อย่างไรก็ตามในการทดลองที่ใช้ตัวอย่างอื่น ๆ เช่น เนื้อเยื่อ หรือการประเมินพฤติกรรม ตัวอย่างของเหลวก็เป็นข้อมูลสำรองที่มีค่ากับการแปรผลการทดลองเช่นกัน โดยเฉพาะกรณีผลการทดลองหลักไม่เป็นไปตามสมมติฐาน

4. วิสัญญีวิทยาพื้นฐานในหนูเมาส์

ภาวะการสลบในหนูเมาส์นั้นหมายถึง การทำให้หนูเมาส์สูญเสียความรู้สึกทั้งร่างกายหรือบางส่วนต่อความเจ็บปวดหรือสัมผัสอื่น ๆ อย่างไรก็ตามมักเป็นที่เข้าใจผิดว่าการให้ยาสลบเพื่อให้หมูเมาส์อยู่ในภาวะสลบทั้งร่างกายนั้นจะส่งผลให้หนูเมาส์ไม่เจ็บปวด ซึ่งความเป็นจริงแล้วหนูเมาส์ที่สลบยังสามารถมีการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาที่ตอบสนองต่อความเจ็บปวดได้ เช่น การเพิ่มขึ้นของอัตราการเต้นของหัวใจ การเพิ่มขึ้นของความดันเลือด และการเปลี่ยนแปลงของสารสื่อประสาทต่าง ๆ เพียงแต่หนูเมาส์จะไม่สามารถตอบสนองโดยการขยับร่างกายได้

การวางยาสลบในหนูเมาส์นั้น มีข้อบ่งชี้เพื่อการปฏิบัติหัตถการที่ต้องการไม่ให้เกิดการเคลื่อนไหว เช่น การถ่ายภาพรังสีซึ่งหนูเมาส์ต้องไม่ขยับร่างกายเป็นระยะเวลาหนึ่ง หรือหัตถการที่ก่อให้เกิดความเครียด หรือความเจ็บปวดต่อหนูเมาส์ ซึ่งโดยหลักการแล้วการปฏิบัติที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อในระดับที่มากกว่าการให้ยาโดยการฉีด หรือการต้องจับบังคับเป็นเวลานาน นักวิจัยควรพิจารณาการให้ยาสลบแก่หนูเมาส์ นอกเหนือจากหลักสวัสดิภาพของสัตว์แล้ว ความเครียดจากการจับบังคับส่งผลให้เกิดการหายของแผลที่ช้าลงกว่าปกติถึง 30% (Padgett et al., 1998; Rojas et al., 2002) และส่งผลให้เกิดความเสี่ยงในการติดเชื้อแบคทีเรียมากกว่าปกติถึงประมาณ 3 เท่า (Rojas et al., 2002) ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของฮอร์โมนกลุ่มกลูโคคอร์ติคอยด์ (Glucocorticoids) เช่น ฮอร์โมนคอติซอล (Cortisol) และฮอร์โมนคอติโคสเตอโรน (Corticosterone) รวมถึงการเพิ่มขึ้นของ สารไซโคไคน์เบื้องต้น (Proinflammatory cytokines) เช่น อินเตอร์ลิวคิน หนึ่ง เบต้า (Interleukin 1 beta: IL-1β) อินเตอร์ลิวคิน หนึ่ง แอลฟา (Interleukin 1 alpha: IL-1α) อินเตอร์ลิวคิน หก (Interleukin-6: IL-6) อินเตอร์ลิวคิน แปด (Interleukin-8: IL-8) และทิวเมอร์เนโครซินแฟกเตอร์ แอลฟา (Tumour necrotic factor alpha: TNF-α) (Christian et al., 2006)

5. หลักศัลยกรรมในหนูเมาส์

กายวิภาคพื้นฐานสำหรับการทำศัลยกรรมในหนูเมาส์ (Basic anatomy for surgery in mouse) กายวิภาคมีความสำคัญยิ่งในการศัลยกรรม ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกายวิภาคของหนูเมาส์ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับศัลยสัตวแพทย์ในการดำเนินหัตถการอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ โดยแยกความสำคัญของกายวิภาคในการศัลยกรรม ดังนี้ (Cassidy, 2021)

1. ความแม่นยำและถูกต้อง (Precision and Accuracy)
2. ความปลอดภัย (Safety)
3. การวางแผนขั้นตอน (Planning)
4. การลดภาวะแทรกซ้อน (Minimizing Complications)
5. การปรับแต่งขั้นตอน (Customization of Procedures)
6. การศึกษาและการฝึกอบรม (Education and Training)
7. การสื่อสาร (Communication)
8. การดูแลหลังการศัลยกรรม (Postoperative Care)
9. ข้อพิจารณาด้านจริยธรรม (Ethical Considerations)

6. จุดยุติการทดลอง การการุณยฆาต และการเก็บตัวอย่างหลังการการุณยฆาต

จุดยุติการทดลอง (Experimental endpoint) สภาวะการป่วยที่ทรมานก่อนการตายถูกใช้เป็นจุดยุติการทดลอง (Experimental endpoint) เนื่องจากหลักการที่ว่าการการุณยฆาตสัตว์ป่วยที่ทรมานจะลดระยะเวลา และลดระดับความทุกข์ทรมานก่อนการตาย โดยหลักแล้วในการทดลอง “จะต้องไม่มีหนูเมาส์ตัวใดในการวิจัยตายเองโดยธรรมชาติ” ซึ่งแปลได้ว่าหนูเมาส์ทุกตัวโดยเฉพาะหนูเมาส์ที่มีความทุกข์ทรมานเกินระดับที่กำหนด ต้องถูกการุณยฆาตอย่างถูกต้อง ไม่ปล่อยให้ตายเองตามหลักการ

จุดยุติที่มีมนุษยธรรมช่วยให้สามารถยุติการทดลองก่อนกำหนดได้ โดยการลดความรู้สึกไม่สบาย ความทุกข์ใจ และความเจ็บปวดของสัตว์ให้เหลือน้อยที่สุด ขณะเดียวกันก็มั่นใจว่าได้บรรลุวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์เท่าที่เป็นไปได้ อย่างไรก็ตามความแตกต่างของการทดลอง เพศ และสายพันธุ์เองก็ทำให้ไม่สามารถกำหนดค่าทางชีววิทยาที่เป็นข้อตกลงกลางเพื่อกำหนดจุดยุติการทดลอง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วการประเมินทางชีววิทยาของการกำหนดจุดยุติการทดลอง ได้แก่ การลดลงของน้ำหนักตัว การลดลงของอุณหภูมิร่างกาย (Body temperature) คะแนนความเจ็บปวด (Pain scale) ระดับความเจ็บป่วย (Sickness severity score) (Mei et al., 2019) และขนาดของเนื้องอก (Miller et al., 2016; Wallace, 2000)

เอกสารอ้างอิง

Barrot, M. (2012). Tests and models of nociception and pain in rodents. Neuroscience, 211,
39-50.

Christian, L.M., Graham, J.E., Padgett, D.A., Glaser, R., & Kiecolt-Glaser, J.K. (2006). Stress and wound healing. Neuroimmunomodulation, 13(5-6), 337-346.

Mei, J., Banneke, S., Lips, J., Kuffner, M. T. C., Hoffmann, C. J., Dirnagl, U., Endres, M., Harms, C., & Emmrich, J. V. (2019). Refining humane endpoints in mouse models of disease by systematic review and machine learning-based endpoint definition. ALTEX, 36(4), 555–571. https://doi.org/10.14573/altex.1812231

Miller, A., Burson, H., Söling, A., & Roughan, J. (2016). Welfare assessment following
heterotopic or orthotopic inoculation of bladder cancer in C57BL/6 Mice. PloS one, 11(7), e0158390.

Padgett, D.A., Marucha, P.T., & Sheridan, J.F. (1998). Restraint stress slows cutaneous wound healing in mice. Brain, behavior, and immunity, 12(1), 64-73.

Rojas, I.-G., Padgett, D.A., Sheridan, J.F., & Marucha, P.T. (2002). Stress-induced susceptibility to bacterial infection during cutaneous wound healing. Brain, behavior, and immunity, 16(1), 74-84.

Wallace, J. (2000). Humane endpoints and cancer research. ILAR journal, 41(2), 87-93.