Caratteri conservativi e modelli animali

Modelli animali e processi conservati

Gli animali (uomo compreso) sono tipici esempi di sistemi complessi a molti livelli, dotati di proprietà emergenti, modulari e non lineari. Una perturbazione nel sistema S1 che provoca un effetto A, non necessariamente porterà allo stesso effetto A nel sistema complesso S2, a prescindere da quanto “simili” possano essere i sistemi S1 ed S2.
Mentre nello studio dei processi biochimici di base non c’è bisogno di “scomodare” l’organismo intero nella sua complessità in quanto l’esame del processo conservato avviene allo stesso livello di organizzazione o nello stesso modulo ed è soggetto di studio del riduzionismo, l’uso del modello animale quale modello causale analogo (CAM) ovvero come modello predittivo per l’uomo nello studio di patologie umane complesse, reazione a farmaci e vaccini, dispositivi, xenobiotici, ecc. implica spesso che il tratto o la risposta in fase di studio sia situato a livelli più alti di organizzazione, si trovi in un modulo diverso, o sia influenzato da altri moduli e dunque la mera presenza di processi conservati tra le specie diviene insufficiente per l’estrapolazione dei dati all’uomo.
Questo concetto viene espresso magnificamente dalla pubblicazione di Greek e Rice che ci apprestiamo a riportare:

[Greek R, Rice MJ. Animal models and conserved processes. Theor Biol Med Model. 2012 Sep 10;9:40. doi: 10.1186/1742-4682-9-40.]

Abstract:

Background
Il concetto di processi conservati presenta opportunità uniche per l’uso di modelli animali non-umani nella ricerca biomedica. Tuttavia, il concetto deve essere esaminato nel contesto che gli animali umani e non-umani sono sistemi evoluti, complessi e adattivi. Dato che gli animali non-umani sono esempi di sistemi viventi che sono differentemente complessi dagli umani, cosa implica l’esistenza di un gene o di un processo conservato per l’estrapolazione inter-specie?

Metodi
Abbiamo esaminato la letteratura includendo riviste di filosofia della scienza, complessità biologica, caratteri conservativi, biologia evolutiva, medicina comparata, agenti antineoplastici, anestetici inalatori e sviluppo dei farmaci, al fine di determinare il valore di modelli animali non-umani quando lo vengono studiati i processi conservati.

Risultati
L’evoluzione, attraverso la selezione naturale, ha impiegato componenti e processi, sia per produrre gli stessi risultati tra le specie, ma anche per generare diverse funzioni e caratteristiche. Molti geni e processi sono conservati, ma nuove combinazioni di questi processi o diverse regolazioni dei geni coinvolti in questi processi hanno prodotto organismi unici. Inoltre, vi è una gerarchia di organizzazione nei sistemi complessi viventi. In alcuni livelli, i componenti sono sistemi semplici che possono essere analizzati dalla matematica o le scienze fisiche, mentre in altri livelli il sistema non può essere completamente analizzato riducendolo a un sistema fisico. Lo studio dei sistemi complessi viventi deve alternare la concentrazione sulle parti e l’esaminazione dell’intero organismo intatto mentre si tiene conto delle connessioni tra i due. La biologia dei sistemi propone questo olismo. Abbiamo esaminato le azioni degli agenti anestetici inalatori e degli agenti anti-neoplastici al fine di affrontare cosa implicano le caratteristiche dei sistemi viventi complessi per l’estrapolazione inter-specie dei tratti e delle risposte relative ai processi conservati.

Conclusione
Concludiamo che anche la presenza di processi conservati è insufficiente per l’estrapolazione inter-specie quando il tratto o la risposta in fase di studio è situata a livelli più alti di organizzazione, è in un modulo diverso, o è influenzata da altri moduli. Tuttavia, quando l’esame del processo conservato avviene allo stesso livello di organizzazione o nello stesso modulo, e quindi è soggetto a di studio unicamente del riduzionismo, allora l’estrapolazione è possibile.

Full Text: http://www.tbiomed.com/content/9/1/40

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