Cách đây hơn 150 năm, chuột đã trở thành động vật thí nghiệm phổ biến nhất trong các nghiên cứu về di truyền học, tâm lý học và y học. Nguyên nhân là do chúng dễ nuôi, sinh sản nhanh, vòng đời ngắn và đặc biệt có hệ gene gần giống con người.
Vai trò của chuột trong nghiên cứu y sinh học
Các nhà nghiên cứu bắt đầu dùng chuột để làm thí nghiệm khoa học vào thập niên 1850. Nhưng chuột chỉ được sử dụng rộng rãi kể từ năm 1902, khi một phụ nữ chuyên nhân giống vật nuôi tên là Abbie E. C. Lathrop nhận ra tiềm năng của chúng trong việc nghiên cứu di truyền học. Cụ thể, bà lai tạo những con chuột để nghiên cứu đặc tính di truyền và bản chất của bệnh ung thư. Bà cùng nhà nghiên cứu Leo Loeb tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) là đồng tác giả của 10 bài báo khoa học – dựa vào các kết quả thí nghiệm của họ trên cơ thể chuột – được công bố trên các tạp chí chuyên ngành bao gồm Journal of Experimental Medicine (Tạp chí Y học Thực nghiệm) và Journal of Cancer Research (Tạp chí Nghiên cứu Ung thư).
Vào đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học thường mua chuột thí nghiệm từ những người nhân giống và lai tạo động vật chuyên nghiệp được biết đến là “những người sành sỏi chuột”. Họ xem chuột như một vật nuôi cảnh [thú cưng] đáng yêu bởi lớp lông mềm mại và tính cách độc đáo của chúng. Trong nhiều thập kỷ, chuột thí nghiệm đã giúp con người tạo ra những tiến bộ y khoa và khoa học vĩ đại, từ thuốc điều trị ung thư, thuốc kháng virus HIV cho đến vaccine cúm hằng năm.
Chuột thí nghiệm phổ biến nhất là loài Mus musculus, hay chuột nhà, và chuột lang (guinea pig) do chúng có bộ gene dễ dàng thao tác trong các nghiên cứu di truyền. Tuy nhiên, đặc điểm sinh lý của cơ thể người lại có nhiều nét tương đồng hơn với chuột Na Uy (Rattus norvegicus) và các chủng khác nhau của nó. Chuột dễ huấn luyện và tỏ ra khá phù hợp với các thí nghiệm về tâm lý học, một phần là do mạng lưới thần kinh của chúng rất giống con người. Vào thập niên 1950 và 1960, các nhà khoa học trong lúc tìm hiểu cơ chế sinh học gây ra sự tò mò đã phát hiện ra rằng chuột thí nghiệm – kể cả khi không có bất kỳ tác nhân kích thích nào – thích khám phá những phần chưa biết của mê cung.
“Những con chuột sinh sản nhanh chóng, sống theo bầy đàn. Chúng ăn tạp và có khả năng thích nghi cao nên dễ nhân giống hàng loạt với giá rẻ”, Manuel Berdoy, nhà động vật học tại Đại học Oxford (Anh), cho biết. Ngoài ra, chuột có kích thước nhỏ bé, không cần nhiều không gian sống nên dễ dàng cất giữ trong phòng thí nghiệm. Tuổi thọ của chuột ngắn, chỉ trong một vài năm. Do đó, các nhà khoa học có thể nghiên cứu những thế hệ khác nhau của chúng dễ dàng.
Chuột chiếm gần 95% trong số các động vật thí nghiệm. Trong bốn thập kỷ qua, số lượng các nghiên cứu sử dụng chuột tăng lên gấp bốn lần, trong khi số lượng bài báo liên quan tới chó, mèo và thỏ vẫn không thay đổi.
Người và chuột có hệ gene giống nhau hơn 90%. Điều này khiến chuột trở thành con vật trung gian thích hợp, giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu cách thức gene người phản ứng với những nhân tố môi trường tương tự. Một trong những lý do quan trọng nhất là chuột dễ biến đổi gene. Các nhà khoa học có thể tác động đến một số gene nhất định của chuột, khiến chúng ở trạng thái bất hoạt hoặc chèn thêm đoạn DNA ngoại lai. Sau đó, họ quan sát thay đổi hành vi và sinh lý của chuột để tìm ra chức năng và cách thức gây bệnh của những gene này ở người.
Kết quả là chuột chiếm gần 95% trong số các động vật thí nghiệm. Trong bốn thập kỷ qua, số lượng các nghiên cứu sử dụng chuột tăng lên gấp bốn lần, trong khi số lượng bài báo liên quan tới chó, mèo và thỏ vẫn không thay đổi. Chỉ riêng năm 2009, số công trình nghiên cứu trên chuột nhiều gấp ba lần so với cá ngựa vằn, ruồi giấm và giun tròn cộng lại.
Một số thí nghiệm thú vị được thực hiện trên cơ thể chuột có thể kể đến như cấy thiết bị điện tử vào não chuột để kiểm soát chuyển động của chúng, thử nghiệm tính chất gây nghiện của cocaine, tạo ra những cú sốc điện đối với chuột như một tác nhân kích thích tiêu cực, cấy tế bào não người vào não chuột, tạo ra chuột con từ hai cá thể chuột cái mà không cần chuột đực nhờ áp dụng công nghệ tế bào gốc và chỉnh sửa gene,…Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) thậm chí còn đưa chuột lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) để thực hiện các thí nghiệm trong môi trường vi trọng lực.
Những vấn đề đạo đức
Các nhà khoa học thường phải hoàn thành những khóa đào tạo về đạo đức và quy tắc đối xử với động vật trước khi được cấp phép tiến hành thí nghiệm trên chuột, mặc dù các quy tắc rất khác nhau phụ thuộc vào nơi diễn ra thí nghiệm. Trong khi các nhà khoa học Canada và châu Âu được giám sát bởi một cơ quan quản lý quốc gia, những quy định ở Mỹ lại thay đổi theo từng cơ sở nghiên cứu với một số hướng dẫn chung từ Viện Y tế Quốc gia (NIH).
Nhiều trường đại học còn cung cấp cho sinh viên một khóa huấn luyện đặc biệt về cách cầm những con chuột sao cho ít gây căng thẳng và đau đớn cho chúng. Các thao tác thí nghiệm tốt nhất được cập nhật qua từng năm, phản ánh sự hiểu biết ngày càng tăng của chúng ta về loài gặm nhấm này và nhu cầu của chúng. Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào năm 2010 cho thấy, việc tóm đuôi những con chuột thí nghiệm để nhấc chúng lên khiến chúng lo lắng và căng thẳng cao độ. Thay vào đó, chúng ta có thể nâng chuột bằng hai bàn tay khum lại hoặc cho chúng chạy qua đường hầm.
Các nhà khoa học muốn làm thí nghiệm với chuột cần điền vào một mẫu kê khai chi tiết nhằm giải thích tại sao công trình nghiên cứu lại phải dùng đến động vật. Yêu cầu của họ được đánh giá, xét duyệt dựa trên bộ khung ba chữ R bao gồm: giảm số lượng động vật sử dụng trong thí nghiệm (Reduce), thay thế việc sử dụng động vật khi có thể (Replace), và hoàn thiện các thí nghiệm để cải thiện phúc lợi động vật, hay quyền động vật (Refine).
Điều kiện nhà ở cho chuột cũng trở thành đề tài tranh luận của những người ủng hộ phúc lợi động vật. Hầu hết chuột trong phòng thí nghiệm bị nhốt trong những chiếc lồng có kích cỡ bằng chiếc hộp đựng giày cùng với một vài cá thể cùng loài. Điều này làm giới hạn những hành vi tự nhiên của chúng như đào hang, leo trèo hay thậm chí là đứng thẳng.
Joanna Makowska, chuyên gia về động vật tại Đại học British Columbia (Canada), tin rằng những tiến bộ công nghệ gần đây sẽ giúp chúng ta giảm số lượng chuột thí nghiệm trong tương lai gần. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Harvard (Mỹ) đã chế tạo thành công hệ thống chip 3D mô phỏng cơ quan người (Organ-on-a-chip) giúp nghiên cứu thuốc và mô hình bệnh tật mà không cần sử dụng tới động vật. Các nhà khoa học thậm chí đã phát triển thành công những thuật toán máy tính dựa vào hàng nghìn kết quả thử nghiệm trên động vật. Chúng có thể dự đoán chính xác cách thức các mô sẽ phản ứng với những hợp chất nhất định.