250px|miniatura|O rato de laboratorio branco (albino) é un organismo modelo icónico da investigación científica nunha variedade de campos. miniatura|250px|Un rato con inmunodeficiencia combinada grave (non humana), SCID. miniatura|250px|Rato con pelame de cor intermedia. miniatura|Rato de laboratorio tido como animal de compañía. O rato de laboratorio é un pequeno roedor que se cría e usa fundamentalmente para a investigación científica, que xeralmente pertence á especie Mus musculus (rato doméstico). Son os animais mamíferos máis utilizados en investigación como organismo modelo en campos como a xenética, fisioloxía, psicoloxía, medicina e outras disciplinas científicas. Non sempre son brancos; depende da cepa. Os ratos pertencen ao clado dos animais Euarchontoglires, nos que se inclúe tamén o ser humano. Esta relativamente estreita relación, asociada cunha alta homoloxía cos humanos, xunto coa súa facilidade de mantemento e manipulación e a súa alta taxa de reprodución, fai que os ratos sexan modelos especialmente axeitados para investigacións orientadas ao ser humano. O xenoma do rato de laboratorio foi secuenciado e moitos xenes do rato teñen homólogos no xenoma humano. O rato de laboratorio véndese tamén nas tendas de animais como alimento vivo para as serpes mantidas en catividade e pode tamén terse como animal de compañía.
Outras especies de rato ás veces tamén se usan como rato de laboratorio, entre as que están as especies americanas Peromyscus leucopus e Peromyscus maniculatus.
Historia como modelo biolóxico Os ratos foron utilizados na investigación biomédica desde o século XVII cando William Harvey os utilizou nos seus estudos sobre a reprodución e a circulación do sangue e Robert Hooke para investigar as consecuencias biolóxicas dun incremento da presión do aire. Durante o século XVIII Joseph Priestley e Antoine Lavoisier utilizaron ratos para estudar a respiración. No século XIX Gregor Mendel levou a cabo as súas primeiras investigacións sobre herdanza da cor da pelame do rato, pero os seus superiores no mosteiro pedíronlle que deixase de criar na súa cela esas "cheirentas criaturas que, ademais, copulaban e tiñan relacións sexuais". Despois cambiou as súas investigacións aos chícharos. En 1902 Lucien Cuénot publicou os resultados dos seus experimentos usando ratos que mostraban que as leis de Mendel da herdanza eran tamén válidas en animais, e os resultados foron axiña confirmados e ampliados a outras especies.
Na parte inicial do século XX, o estudante de grao de Harvard Clarence Cook Little estaba realizando estudos sobre a xenética do rato no laboratorio de William Ernest Castle. Little e Castle colaboraron estreitamente con Abbie Lathrop, que era un criador de ratos e ratas de capricho que vendía aos afeccionados aos roedores e aos amantes dos animais de compañía exóticos, e posteriormente empezou a vender grandes cantidades aos investigadores científicos. Xuntos xeraron a cepa de rato endogámico DBA (Dilute Brown and non-Agouti, Marón Diluído e non Aguti) e iniciaron a xeración sistemática de cepas endogámicas. O rato desde entón utilizouse amplamente como organismo modelo e está asociado con moitos descubrimentos importantes en bioloxía dos séculos XX e XXI.
O Jackson Laboratory de Bar Harbor, Maine é actualmente un dos fornecedores máis grandes do mundo de ratos de laboratorio, provendo uns 3 millóns de ratos ao ano. O laboratorio é tamén a fonte para todo o mundo de máis de 8000 cepas de ratos definidos xeneticamente e é tamén a sede da base de datos Mouse Genome Informatics.
Reprodución
miniatura|Crías dun día de idade. Comezan a reproducirse aos 50 días de vida tanto as femias coma os machos, aínda que as femias poden ter o seu primeiro estro aos 25–40 días. Os ratos son animais poliestros e crían durante todo o ano; a ovuolación é espontánea. A duración do ciclo estral é de 4–5 días, dura unhas 12 horas, e ocorre pola tarde. Os frotis vaxinais son útiles para reproducións sincronizadas para determinar o estadio do ciclo estral. O apareamento pode confirmarse pola presenza dun tapón copulatorio na vaxina ata 24 horas despois da copulación. A presenza de esperma nun frotis vaxinal é tamén un indicador fiable de apareamento.
O período medio de xestación é de 20 días. Un estro posparto fértil dáse 14–24 horas despois do parto, e a lactación e xestación simultáneas prolongan a xestación de 3 a 10 días debido ao retardo da implantación. A camada de crías media é de 10–12 fillos durante a produción óptima, pero depende moito da cepa. Como regra xeral, os ratos endogámicos tenden a ter xestacións máis longas e camadas menores que os non endogámicos e híbridos. As crías pesan 0,5-1,5 g ao nacer, non teñen pelame e nacen cos ollos e oídos pechados. As crías son desleitadas ás 3 semanas de idade, cando o seu peso é de 10-12 g. Se a femia non se aparea durante o estro posparto, volve a iniciar os ciclos 2–5 días despois de desleitar.
Os machos acabados de nacer distínguense das femias recentemente nadas por teren os machos unha maior distancia anoxenital e maiores papilas xenitais. A comprobación disto realízase mellor levantándolle os rabos dos irmáns de camada e comparando os perineos.
Xenética e cepas Os ratos son mamíferos do clado (grupo que consiste nun antecesor e todos os seus descendentes) Euarchontoglires, o que significa que está entre os parentes máis próximos non-primates dos humanos, xunto cos lagomorfos, tupaidos, e dermópteros.
Os ratos de laboratorio son da mesma especie que o rato doméstico; porén, adoitan ser diferentes en comportamento e fisioloxía. Hai centos de cepas endogámicas ou consanguíneas, (inbreed ou endocría), non endogámicas ou non consanguíneas (outbreed ou exocría) e transxénicas. Unha cepa, en referencia a roedores, é un grupo no cal todos os membros son tan xeneticamente idénticos como sexa posible. Nos ratos de laboratorio, isto realízase por apareamento endogámico. Ao dispoñermos deste tipo de poboación, é posible realizar experimentos sobre a función dos xenes, ou experimentos que exclúan como factor a variación xenética. En contraste, as poboacións non endogámicas utilízanse cando non son necesarios xenotipos idénticos ou cómpre ter unha poboación con variacións xenéticas, e xeralmente denomínanse stocks en vez de cepas. Desenvolvéronse centos de cepas endogámicas estandarizadas.Las líneas genéticamente estandarizadas y los controles de la pureza genética
A maioría dos ratos de laboratorio son híbridos de diferentes subespecies, xeralmente de Mus musculus domesticus e Mus musculus musculus. Os ratos de laboratorio poden ter unha variedade de cores de pelame, incluíndo o aguti, o negro e o albino. Moitas (pero non todas) as cepas de laboratorio son de endocría (consanguíneas). As diferentes cepas identifícanse con combinacións específicas de letras e números; por exemplo C57BL/6 e BALB/c. A primeira desas cepas consanguíneas obtívoa en 1909 Clarence Cook Little, que tivo grande influencia en promover o rato como organismo de laboratorio. Por exemplo, en 2011 estímase que un 83 % dos roedores de laboratorio subministrados nos Estados Unidos eran ratos de laboratorio C57BL/6.
Xenoma
A secuenciación do xenoma do rato de laboratorio completouse a finais de 2002 usando a cepa C57BL/6. Este foi o segundo xenoma de mamíferos secuenciado despois do humano. O xenoma haploide é duns tres mil millóns de pares de bases (3000 Mb distribuídos en 19 cromosomas autosómicos e mais 1 ou 2 cromosomas sexuais), polo tanto, de tamaño similar ao xenoma humano. Estimar o número de xenes que contén o xenoma do rato é difícil, en parte porque a definición de xene aínda se está a discutir e a ampliar. A contaxe actual de xenes codificantes primarios no rato de laboratorio é de 23.139. comparados cos 20.774 estimados en humanos.
Cepas mutantes e transxénicas miniatura|170px|Dous ratos que expresan a proteína fluorescente verde potenciada baixo iluminación ultravioleta a ambos os lados dun rato normal da liña parental non transxénica miniatura|170px|Comparación dun rato obeso knockout (esquerda) e un rato de laboratorio normal (dereita).
Varias cepas mutantes de rato foron creadas por diversos métodos. ´Velaquí unha pequena selección das moitas cepas dispoñibles: Ratos resultantes de cría normal e de cría consanguínea: Rato non-obeso diabético (NOD), que desenvolve a diabetes mellitus tipo 1. Rato Murphy Roths large (MRL), con capacidades rexenerativas pouco comúns. Rato valseador xaponés, que camiña nun padrón circular (parece que baila un valse) debido a unha mutación que afecta adversamente ao seu oído interno. Rato espido inmunodeficiente, carente de pelame e de timo: estes ratos non producen linfocitos T; polo tanto, non crean respostas inmunitarias celulares. Utilízanse para a investigación en inmunoloxía e transplante. Rato con inmunodeficiencia combinada grave (SCID), cun sistema inmunitario case completamente defectivo. Rato FVB, cuxas grandes camadas de fillos e grandes pronúcleos de ovocitos facilitan o seu uso en investigación xenética. Rato de leite tóxico, que non pode recrutar o cobre dos nutrientes para o leite causando a morte das crías. É causado por unha mutación autosómica recesiva tx que se orixinou nun cruzamento endogámico. Theophilos et al. 1996 atoparon que estaba localizada no cromosoma 8 do rato, preto do centrómero. Rato transxénico, con xene alleos inseridos no seu xenoma: Ratos anormalmente grandes, aos que se lle inseriu un xene da hormona de crecemento de rata. Oncoratos, cun oncoxene activado que incrementa significativamente a incidencia de cancro. Ratos Doogie, coa función do receptor de NMDA potenciada, que ten como resultado unha mellora da memoria e a aprendizaxe. Ratos knockout, nos que se fixo que un xene específico fose inoperativo por unha técnica coñecida como knockout de xenes: o propósito é estudar a función do produto do xene ou simular unha doenza humana. Rato obeso, con tendencia á obesidade debido á deficiencia dunha carboxipeptidase E. Ratos muscularmente fortes, cun xene da miostatina desactivado, coñecido como "rato poderoso" ("mighty mice").
Desde 1998, foi posible clonar ratos de células derivadas de animais adultos.
Cepas consanguíneas comunmente usadas
Hai moitas cepas de ratos usadas en investigación; porén, as cepas consanguíneas ou endogámicas adoitan ser os animais de elección na maioría dos campos de investigación. Os ratos consanguíneos ou de endocría (inbred) defínense como o produto das últimas 20 xeracións de apareamentos entre irmáns e irmás, con todos os individuos derivados do apareamento dunha soa parella.
Os ratos endogámicos teñen varios caracteres que os fan ideais para os propósitos das investigacións. Son isoxénicos, o que significa que todos os animais son case idénticos xeneticamente. Aproximadamente o 98,7 % dos loci xenéticos no xenoma son homocigotos, así que probablemente non hai caracteres recesivos "ocultos" que poidan causar problemas. Tamén teñen fenotipos moi unificados debido á súa estabilidade.
Moitas cepas consanguíneas teñen cepas ben documentadas que as fan ideais para tipos concretos de investigacións. A seguinte táboa mostra as 10 cepas máis populares de acordo cos Laboratorios Jackson.