Las instituciones de investigación registradas bajo la Animal Welfare Act (AWA) están obligadas a presentar un informe anual al Animal and Plant Health Inspection Service que detalla, entre otras especificaciones, una lista de los nombres comunes y el número de especies declarables utilizadas. En 2017 había aproximadamente 1 100 instalaciones de investigación en EE. UU. registradas bajo los requisitos de la AWA y que notificaron el uso total de 792 168 animales regulados, incluyendo 191 766 cobayas, 145 841 conejos, 98 576 de entre una combinación de varias especies de hámsteres (la mayoría de la variedad Sirio), 75 825 primates no humanos, 64 707 perros, 51 020 cerdos, 18 146 gatos domésticos, 14 045 ovejas y una combinación de 132 242 por recuento de varias especies no identificadas de otro modo. El uso anual combinado de todas estas especies, con la excepción de los primates no humanos, ha seguido un patrón general de disminución constante desde 1992.
No existe un requisito federal de notificación para ratones, ratas, aves, anfibios o peces, lo que dificulta la determinación precisa de los números. Los sujetos de investigación de estas especies proceden, en su mayor parte, tanto de colonias reproductoras propias como de proveedores comerciales y, a veces, de coleccionistas, con datos de producción y ventas de propiedad exclusiva y no divulgados públicamente.
El número total estimado de ratones y ratas utilizados con fines de investigación anualmente en Estados Unidos es de 20-30 millones. Hay millones de peces cebra y miles de anfibios utilizados también anualmente.
La secuenciación completa del genoma humano y de varios animales dio lugar al concepto de medicina de precisión, con el objetivo de adaptar los tratamientos para cada individuo único según la genética, el entorno y el estilo de vida, y alejarse de la norma de generalizar el tratamiento a la media de la población. Aunque se encuentran en la fase inicial del desarrollo, los estudios de prueba de precisión basados en modelos animales que reflejan la amplia variación en los pacientes sugieren funciones para una mayor diversidad de especies y genotipos más allá de los de uso convencional durante la era actual centrada en el ratón.
El ratón doméstico, Mus musculus, y las subespecies relacionadas, son populares como modelo de investigación en mamíferos debido a su pequeño tamaño, esperanza de vida corta, adaptabilidad, docilidad, bajos costes de cría, fecundidad y antecedentes genéticos y de salud bien definidos. También es relativamente fácil realizar una manipulación genética, como la "humanización" con genes humanos, tumores, células inmunitarias o componentes del microbioma. El desarrollo de técnicas de edición del genoma embrionario, sobre todo el sistema CRISPR-Cas9 y la edición principal de nueva generación, en la creación de ratones GEM (modelo genéticamente modificado), ha aumentado y ampliado profundamente la utilidad de los ratones como sujetos de investigación. Estimulados por estos avances, se han desarrollado y continúan desarrollándose innumerables genotipos mutantes de ratones, que van desde defectos sutiles en la función inmunitaria hasta enfermedades hereditarias completas, prácticamente homólogas a las de las personas y otros mamíferos.
Entre otros roedores, la rata Noruega doméstica (Rattus norvegicus) solo está superada por el ratón como sujeto de investigación. Las ratas comparten muchos de los atributos de los ratones que las hacen atractivas para su uso en investigación, pero al ser más grandes que los ratones son adecuadas para una mayor variedad de manipulaciones quirúrgicas y a menudo se prefieren para estudios de comportamiento. Se utilizan numerosas cepas mutantes de ratas consanguíneas y no consanguíneas en un amplia gama de estudios, incluyendo el envejecimiento, el cáncer, la fisiología reproductiva, los efectos de fármacos, la adicción, el alcoholismo/cirrosis, la artritis, las lesiones en cerebro y nervios, la hipertensión, la embriología, la teratología, las enfermedades endocrinas, la neurofisiología, las enfermedades infecciosas, el ictus, el trasplante de órganos y las enfermedades inducidas quirúrgicamente. La ingeniería genética de los tipos de ratas mutantes, sin embargo, se ha retrasado con respecto a la de los ratones y aún no ha surtido efecto.
A excepción de los ratones y las ratas, las cobayas y los conejos son los mamíferos utilizados con más frecuencia en la investigación, aunque su número ha disminuido desde los máximos registrados en la década de 1990. Aunque la cobaya (Cavia porcellus) fue uno de los primeros animales que se utilizaron en la investigación biomédica, su aplicabilidad ha disminuido en relación a la de los ratones y las ratas debido a su largo periodo de gestación (59-72 días), el pequeño tamaño de la camada (2-5), el mal acceso vascular y las dificultades en la anestesia. Sin embargo, contribuyen de forma notable a la inmunología, a la investigación de vacunas y enfermedades infecciosas, y como modelos de audición. El uso de conejos en las pruebas de seguridad de productos ha ido disminuyendo, pero siguen siendo valiosos en estudios de visión, ortopedia y cardiología.
Además del hámster Sirio (Mesocricetus auratus), algunas otras especies de hámsteres se utilizan en la investigación, incluyendo las especies Armenia, Siberiana (Zúngaro), China, Europea y Turca. Los hámsteres se adquieren fácilmente, se reproducen con facilidad y están relativamente libres de enfermedades, pero son sensibles a muchas enfermedades virales inducidas. Se utilizan para estudios de obesidad, carcinogénesis inducida, enfermedad prostática, toxicidad, enfermedades infecciosas (incluidos los virus lentos), caries dental, bronquitis crónica y teratogénesis.
Otras especies de roedores utilizadas en la investigación son los gerbiles, los ratones Ciervo, las chinchillas, las ratas Algodoneras, las Arroceras, las Multimamatas, los ratones Espinosos, los degús, los topillos y las marmotas.
Aunque los modelos de roedores son indiscutiblemente los más frecuentes en la investigación, los modelos animales de mayor tamaño proporcionan oportunidades únicas para la investigación biomédica. Los perros se utilizan en estudios de cardiología, endocrinología, ortopedia, prótesis, técnicas quirúrgicas, farmacocinética y seguridad de los productos. Desde que el uso de perros comenzó a disminuir en 1984, se ha utilizado con mayor frecuencia el ganado de varias especies. Esto ha sido como consecuencia de la presión regulatoria y pública relacionada con el uso de perros, pero también se debe a atributos de anatomía y fisiología comparadas que hacen que el ganado sea más propicio para determinadas investigaciones. Por ejemplo, los cerdos se utilizan para la investigación cardiovascular (especialmente la aterosclerosis), en estudios de fisiología digestiva, como modelos quirúrgicos y en xenotrasplantes. Las ovejas se utilizan para estudios del desarrollo neonatal, la mejora de vacunas en seres humanos, la patogenia y el tratamiento del asma, la administración de fármacos, los ritmos circadianos y las técnicas quirúrgicas.
Los primates no humanos siguen siendo fundamentales en los estudios de la visión, las neurociencias, las enfermedades infecciosas, las vacunas y las pruebas de seguridad de los productos. En los últimos años, se han vuelto cada vez más valiosos como modelos de infección del virus de la inmunodeficiencia y las enfermedades neurodegenerativas asociadas con el envejecimiento.
Aunque han estado en constante disminución en los números absolutos utilizados en la investigación desde 1980, los gatos siguen siendo modelos importantes en las neurociencias, las consecuencias del envejecimiento, ciertas enfermedades hereditarias y en el estudio de las enfermedades infecciosas.
Las especies acuáticas más importantes utilizadas en investigación son el pez cebra y las ranas de uñas, las tetraploides sudafricanas Xenopus laevis y las más pequeñas, diploides y de maduración más rápida X tropicalis, originarias de los bosques de África occidental. Cada una de estas especies ofrece ventajas en los estudios de desarrollo, mientras que el pez cebra también está sujeto fácilmente a la mutación para inducir una variedad de modelos de enfermedad y en estudios de cáncer y cicatrización de tejidos. Las ranas con garras son valiosas en los estudios del ciclo celular y la función genética.
Otras especies utilizadas en la investigación científica son las cabras, los terneros, los caballos, los hurones, los armadillos, las zarigüeyas, las aves domésticas y silvestres, los reptiles, otros anfibios y otras especies de peces e invertebrados.
