I primi riferimenti all'utilizzo di animali a scopo scientifico possono essere fatti risalire ad Aristotele che nel trattato sulle Parti degli animali descrive minuziosamente l'interno e l'esterno di tutte le specie animali, basandosi su dissezioni di animali.
Nel III secolo a.C. la pratica dissettoria e vivisettoria sugli animali si intensifica con la scuola medica di Alessandria.
Galeno può essere considerato uno dei medici più importanti dell'antichità. Egli nel II secolo condusse dissezioni e vivisezioni su numerose specie animali (scimmie, maiali, buoi, elefanti, topi, ed anche animali a sangue freddo) in quanto la chiesa proibiva di sezionare cadaveri umani.
Dal Rinascimento in poi, la medicina fece un uso sempre più largo della sperimentazione animale in vivo per lo studio delle funzioni fisiologiche, campo in cui le autopsie umane non erano sufficienti. Andrea Vesalio, anatomista e medico, osservò su maiali viventi il funzionamento dei nervi. Le ricerche sulla circolazione sanguigna furono condotte a lungo da numerosi studiosi su varie specie animali: Colombo praticò vivisezioni su cani per studiare la circolazione polmonare, mentre W.Harvey giunse ad una comprensione del meccanismo circolatorio attraverso dissezioni e vivisezioni di animali di diverse specie.
Nell'ultimo ventennio dell'800, Louis Pasteur dimostrò la teoria dei germi in medicina somministrando antrace ad alcune pecore eseguendo l'esperimento in pubblico per dimostrare l'efficacia della vaccinazione, e circa dieci anni dopo Ivan Pavlov utilizzò i cani per descrivere la sua teoria del riflesso condizionato.
L'insulina fu isolata per la prima volta nei cani nel 1922, rivoluzionando il trattamento del diabete.
Nel 1967 Barnard, chirurgo sudafricano, effettuò il primo trapianto di cuore umano al mondo.
Per arrivare a questo rivoluzionario risultato sperimentò per anni il trapianto di cuore sugli animali eseguendo l’operazione su più di 50 cani e scimmie.
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Negli anni settanta, trattamenti antibiotici multi-farmaco per la cura della lebbra furono sviluppati grazie a test sugli armadilli. Nel 1996 la pecora Dolly è stato il primo essere vivente clonato da una cellula adulta.
Nel 2007 il genetista americano Mario Capecchi, insieme ai colleghi Martin Evans e Oliver Smithies, ha ottenuto il Premio Nobel per la medicina per i suoi studi sulle cellule staminali embrionali. Le ricerche dei tre scienziati hanno portato a definire la tecnica del gene targeting. La tecnica è stata sviluppata attraverso le sperimentazioni sul knockout mouse, un topo geneticamente modificato nel quale alcuni geni sono resi inoperativi, venendo quindi isolati (knocked out) dall’organismo al quale appartengono.
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