実験用ラット

1895年、マサチューセッツ州ウースターにあるクラーク大学は、食事の影響を研究するため、またその他の生理学的研究のために、飼育下のアルビノのドブネズミの集団を確立した。

アメリカで栄養研究に使用された最初のラットコロニーは、1908年1月にエルマー・マッカラム^{[ 11 ]}によって開始され、その後、ラットの栄養要求はトーマス・バー・オズボーンとラファイエット・メンデルによってタンパク質栄養の詳細を決定するために使用されました。

ラットの遺伝学は、 1936年に閉鎖されるまで、ハーバード大学のバッシー研究所でウィリアム・アーネスト・キャッスルによって研究された^{。[ 12 ]}

ドブネズミのゲノムの大部分は配列決定されている。^{[ 13 ]} 2003年10月、研究者らは核移植によって2匹の実験用ラットのクローン化に成功した。これは、ラットを遺伝子研究の対象として扱いやすくする一連の発展の最初のものであったが、遺伝子操作に通常使用される胚性幹細胞技術により適しているマウスには依然として遅れをとっている。行動や生理に関する観察結果を根底にある遺伝子にたどろうとする多くの研究者は、ラットにおけるこれらの側面はマウスよりも人間に関連性が高く観察しやすいと考えており、ラットに適用可能な遺伝子研究技術の開発に拍車をかけている。

W.S. スモールは、ラットが迷路での学習速度を測定できると示唆した。この示唆は、1903 年にジョン B. ワトソンが博士論文で採用した。 ^{[ 14 ]}

実験用ラットは、学習やその他の精神過程の心理学的研究において価値があることが証明されており^{[ 15 ]} 、集団行動や過密状態を理解するためにも役立っています（ジョン・B・カルホーンの行動シンクに関する研究など）。^{[ 16 ] [ 17 ]} 2007年の研究では、ラットがメタ認知能力を持っていることが発見されました。メタ認知能力は、これまで人間と一部の霊長類でのみ確認されていた精神能力です。^{[ 18 ] [ 19 ]}

ラットの生殖機能は、カリフォルニア大学バークレー校の実験生物学研究所でハーバート・マクリーン・エバンスとジョセフ・A・ロングによって研究された。^{[ 20 ]}

ラットは、例えばクロッカーがん研究所などで、がん研究 に長年使用されてきました。^{[ 21 ]}

1972年の研究では、6つの異なる商業供給業者から入手したスプラーグ・ドーリーラットの腫瘍を比較し、内分泌腫瘍と乳腺腫瘍の発生率に非常に大きな違いがあることを発見しました。同じ供給元から入手したラットでも、異なる研究所で飼育された場合、副腎髄質腫瘍の発生率に有意なばらつきが見られました。精巣腫瘍は、1つの供給元から入手したラットで1つを除いてすべて発生しました。研究者らは、異なる供給元から入手したスプラーグ・ドーリーラットの腫瘍発生率は、他の系統のラットとの違いと同じくらい、供給元によっても大きく異なることを発見しました。この研究の著者らは、「異なる研究所で実施された発がん性試験、および/または異なる供給元から入手したラットを用いた発がん性試験の評価には、極めて注意が必要である」と強調しました。^{[ 22 ]}

ラットの大動脈弓は、ヒトの心血管系との解剖学的相同性が顕著であるため、マウスモデルで最もよく研​​究されているものの1つです。[ 23 ]ラットと^{ヒトの大動脈}弓はどちらも、腕頭動脈、左総頸動脈、左鎖骨下動脈の連続的な分岐を示し、大動脈分枝には幾何学的に類似した非平面的な湾曲が見られます。^{[ 23 ]}ラットで研究された大動脈弓は、肺動脈の変化や大動脈弓の二重化または欠損など、ヒトのものと類似した異常を示します。 ^{[ 24 ]}心臓自体の胸腔内位置における既存の解​​剖学的類似性にもかかわらず、心臓とその構造のマウスモデルは、ヒトの心血管疾患の研究にとって貴重なツールであり続けています。^{[ 23 ]}

ラットの喉頭は、吸入毒性、同種移植片拒絶反応、放射線反応に関する実験に用いられてきた。ある実験では、ラットの喉頭の4つの特徴が記述されている。1つ目は、甲状披裂筋、翼状輪状披裂筋、上輪状披裂筋の位置と付着部であり、もう1つは披裂軟骨から輪状軟骨の中央結節まで伸びる新たに命名された筋肉である。新たに命名された筋肉は、ヒトの喉頭には見られない。さらに、喉頭翼軟骨の位置と形状も記述されている。2つ目の特徴は、新たに命名された筋肉の外観がヒトの喉頭の筋肉の外観と類似している点である。3つ目の特徴は、各喉頭筋におけるMEPの分布を明確に理解することが、ボツリヌス毒素注射の効果を理解する上で役立つ点である。後輪状披裂筋、外側輪状披裂筋、輪状甲状筋、および上輪状披裂筋のMEPは、主に筋腹の中央部に集中していた。さらに、内側甲状披裂筋は筋腹の中央部に集中していたが、外側甲状披裂筋のMEPは筋腹の前方3分の1に集中していた。4番目で最後に明らかになった特徴は、甲状披裂筋におけるMEPの分布方法であった。^{[ 25 ]}

科学者たちは、研究においてラットの尾の体温調節についても時間をかけて研究してきた。ラットの尾は可変熱交換器として機能する。尾の血流は交感神経性血管収縮神経の制御下にあるため、体温調節が可能となる。 ^{[ 26 ]} 尾の温度が上昇すると血管が拡張し、熱が放出される。尾の温度が低下すると血管が収縮し、熱が保持される。ラットの尾の体温調節は代謝の研究に利用されてきた。^{[ 27 ]}

ウィスターラットは、異系交配のアルビノラットです。この品種は、生物学および医学研究で使用するために1906年にウィスター研究所で開発され、特に、研究室では主にハツカネズミ（Mus musculus ）が使用されていた時代に、モデル生物として使用される最初のラットとして注目されています。実験用ラットの系統の半分以上は、生理学者のヘンリー・ハーバート・ドナルドソン、科学管理者のミルトン・J・グリーンマン、遺伝学者/発生学者のヘレン・ディーン・キングによって設立された最初のコロニーの子孫です。^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

ウィスターラットは現在、実験研究に最もよく用いられるラットの一つです。その特徴は、幅広の頭、長い耳、そして常に体長よりも短い尾の長さです。スプラーグ・ドーリー種とロング・エバンス種はウィスターラットから作出されました。ウィスターラットはスプラーグ・ドーリー種など他のラットよりも活動的です。自然発症高血圧ラットとルイス種も、ウィスターラットから作出されたよく知られた系統です。

ロング・エバンスラットは、1915年にロングとエバンスによって、数匹のウィスター系雌と野生の灰色雄を交配させて作出された異系交配ラットです。ロング・エバンスラットは、頭部が黒色の白い個体、またはまれに頭部が茶色の白い個体です。多目的モデル生物として利用され、特にアルコール研究をはじめとする行動研究に頻繁に用いられています。ロング・エバンスラットは他の系統に比べてアルコール摂取率が非常に高いため、これらの行動研究に必要な時間を短縮できます。

スプラーグ・ドーリーは、医学および栄養学の研究で広く使用されている、多目的に使用できる異系交配のアルビノラットの品種です。 ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}その主な利点は、穏やかで扱いやすいことです。^{[ 38 ]}このラットの品種は、1925年にウィスコンシン州マディソンのスプラーグ・ドーリー農場（後にスプラーグ・ドーリー動物会社となる）で初めて生産されました。当初は名前にハイフンが付いていましたが、現在のブランドスタイル（ Inotivが使用する商標であるSprague Dawley ）には付いていません。スプラーグ・ドーリーラットの平均産子数は11.0です。^{[ 39 ]}

これらのラットは、通常、体長に対する尾の長さがウィスターラットよりも長い。セラリーニ事件では、除草剤ラウンドアップがこれらのラットの腫瘍発生率を高めると主張された。しかし、これらのラットは腫瘍の発生率が高く（しかも非常にばらつきが大きい）ことが知られているため、この研究は設計に欠陥があり、その結果は根拠がないとみなされた。^{[ 40 ]}

バイオブリーディングラット（別名バイオブリーディング糖尿病易発症ラットまたはBBDPラット）は、自己免疫性1型糖尿病を自然に発症する近交系ラットです。NODマウスと同様に、バイオブリーディングラットは1型糖尿病の動物モデルとして使用されています。この系統はヒトの1型糖尿病の多くの特徴を再現しており、1型糖尿病の病因の研究に大きく貢献しています。^{[ 41 ]}

ブラトルボロラットは、1961年からバーモント州ウェストブラトルボロでヘンリー・A・シュローダーと技術者のティム・ヴィントンによってダートマス医科大学のために開発された系統である。このラットは、腎臓機能の制御に役立つホルモンであるバソプレシンを生成できないという自然発生的な遺伝子変異を持っている。ヘンリー・シュローダーと技術者のティム・ヴィントンは、実験用にラットを飼育していたが、17匹の子ラットが過剰に水を飲み、排尿していることに気づいた。

実験用無毛ラットは、免疫系の障害や遺伝性腎疾患に関する貴重なデータを研究者に提供する。実験用ラットの劣性無毛症を引き起こす遺伝子は25以上あると推定されている。 ^{[ 42 ]}より一般的なものは、rnu（Rowett nude）、fz（fuzzy）、shn（shorn）と表記される。

• 1953年にスコットランドで初めて確認されたローウェットヌードラットは胸腺を持たない。この器官の欠如は免疫系を著しく損ない、呼吸器系と眼の感染症が最も劇的に増加する。^{[ 43 ]}
• ファジーラットは1976年にペンシルベニアの研究所で発見された。fz/fzラットの主な死因は、最終的には1歳頃から始まる進行性の腎不全である。^{[ 44 ]}
• 毛を刈られたラットは、1998年にコネチカット州でスプラーグ・ドーリーラットから繁殖された。^{[ 45 ]}また、重度の腎臓疾患にも苦しんでいる。

ルイスラットは、1950年代初頭にマーガレット・ルイスによってウィスター系統から開発されました。特徴としては、アルビノの体色、おとなしい行動、低い繁殖力などが挙げられます。 ^{[ 46 ]} ルイスラットはいくつかの自然発生的な病理に苦しんでいます。まず、腫瘍の発生率が高く、ラットの寿命は主にこれによって決まります。最も一般的なのは、雌雄ともに下垂体腺腫と副腎皮質腺腫/腺癌、雌では乳腺腫瘍と子宮内膜癌、雄では甲状腺のC細胞腺腫/腺癌と造血系の腫瘍です。次に、ルイスラットは自然発生的な移植可能なリンパ性白血病を発症しやすいです。最後に、高齢になると、自然発生的な糸球体硬化症を発症することがあります。^{[ 46 ]}

研究用途には、移植研究、誘発性関節炎および炎症、実験的アレルギー性脳炎、STZ誘発性糖尿病などがある。^{[ 47 ] [ 46 ]}

王立外科医師会ラット（またはRCSラット）は、遺伝性網膜変性症が知られている最初の動物です。遺伝的欠陥は長年知られていませんでしたが、2000年にMERTK遺伝子の変異として特定されました。この変異により、網膜色素上皮による光受容体外節の貪食が阻害されます。^{[ 48 ]}

川崎振盪ラット（SRK）は、RELN（リーリン）遺伝子に短い欠失を持つ常染色体劣性突然変異体である。 ^{[ 49 ]}これにより、皮質の適切な層形成と小脳の発達に不可欠なリーリンタンパク質の発現が低下する。その表現型は、広く研究されているリーラーマウスに似ている。川崎振盪ラットは1988年に初めて記載された。^{[ 50 ]}これとルイスラットは、ウィスターラットから開発されたよく知られた系統である。

ズッカーラットは、肥満と高血圧の研究のための遺伝モデルとして繁殖されました。肥満の遺伝学研究の先駆者であるロイス・M・ズッカーとセオドア・F・ズッカーにちなんで名付けられました。ズッカーラットには2種類あります。痩せたズッカーラットは優性形質（Fa/Fa）または（Fa/fa）で示され、特徴的に肥満（または脂肪）のズッカーラット、またはズッカー糖尿病性脂肪ラット（ZDFラット）は、実際にはレプチン受容体の劣性形質（fa/fa）であり、体重が最大1キログラム（2.2ポンド）にもなり、平均体重の2倍以上になります。^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]} 

肥満のZuckerラットは血流中の脂質とコレステロールのレベルが高く、高血糖ではないのにインスリン抵抗性があり、脂肪細胞のサイズと数の両方の増加により体重が増加します。^{[ 54 ]} Zuckerラットの肥満は主にその過食性および過剰な空腹感に関連していますが、食物摂取量だけでは高脂血症や全体的な体組成を完全に説明することはできません。^{[ 52 ] [ 54 ]}

ノックアウトラット（knock outまたはknock-outとも綴られる）は、標的変異によって単一の遺伝子をオフにした遺伝子操作ラットである。ノックアウトラットはヒトの疾患を模倣することができ、遺伝子機能の研究や創薬・開発において重要なツールとなっている。ノックアウトラットの生産は、ラットゲノムシーケンスプロジェクトコンソーシアムを通じて米国国立衛生研究所（NIH）から1億2000万ドルの資金提供を受けた研究と、ノックアウトラットコンソーシアム（KORC）のメンバーによる研究により、2008年に技術的に可能になった。亜鉛フィンガーヌクレアーゼ技術を用いたパーキンソン病、アルツハイマー病、高血圧、糖尿病のノックアウトラット疾患モデルは、 SAGE Labsによって商品化されている。