棉鼠极易兴奋,并具有强烈的逃跑或对抗反应。本文介绍了一种优化的抓取方法,旨在减少动物应激反应,从而使棉鼠更适合作为临床前研究模型。
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棉鼠极易兴奋,并具有强烈的逃跑或对抗反应。本文介绍了一种优化的抓取方法,旨在减少动物应激反应,从而使棉鼠更适合作为临床前研究模型。
溶瘤病毒是一种新型的抗癌疗法,能够靶向肿瘤细胞,同时保持健康细胞不受损伤。研究表明,该策略的成功实施需要宿主免疫系统的参与。因此,溶瘤病毒治疗应在具有完整免疫功能的动物模型中进行评估。此外,在免疫耐受动物模型中研究抗肿瘤疗法,可能更接近临床试验中观察到的结果。棉鼠常用于呼吸道病毒研究,同时也是研究溶瘤病毒治疗的理想模型,因为其同基因型的乳腺癌和骨肉瘤模型均已建立成熟。然而,目前尚缺乏关于如何正确处理这些高度敏感啮齿类动物的操作规范。本文所述的抓取与处理方法可最大限度地减少动物应激,从而有利于实验的开展。该技术的关键在于研究人员在操作过程中保持冷静,并及时完成各项步骤。最后,我们介绍了如何制备棉鼠乳腺肿瘤细胞以实现稳定可靠的皮下成瘤,以及如何进行瘤内和腹腔注射。这些方法可广泛应用于各类研究,进一步推动棉鼠作为抗肿瘤治疗相关临床前模型的发展与应用。
溶瘤病毒(OV)通过利用正常细胞与肿瘤细胞之间的生物化学差异,选择性地在肿瘤细胞中复制1,2。OV分为两类:一类无需突变即可实现选择性溶瘤,称为天然野生型病毒;另一类则需经过基因工程改造才能实现选择性溶瘤。特定肿瘤类型中所包含的突变组合,决定了OV相对于正常细胞的选择性生长优势的性质2。临床试验已证实了使用OV的安全性和治疗获益3-7。尽管溶瘤病毒治疗领域已取得进展,但临床前研究与临床结果之间仍存在差距,提示需要建立更佳的模型来评估OV的抗肿瘤疗效。
牛疱疹病毒1型(BHV-1)属于疱疹病毒科(Herpesviridae)中的α疱疹病毒亚科(Alphaherpesviridae)。BHV-1可引发牛呼吸道疾病综合征,临床表现多种多样,类似于严重感冒8,9。BHV-1利用与HSV-1相同的附着和进入受体,如硫酸乙酰肝素和nectin-110;然而,在nectin-2的位置上,BHV-1结合的是CD15510。BHV-1的宿主范围非常狭窄,无法有效进入并启动在正常或转化的小鼠细胞中的复制过程3,4,10,这使得传统小鼠模型的应用受到限制。BHV-1的溶瘤能力已在体外得到证实in vitro11,12。研究表明,BHV-1可在多种组织来源的人类肿瘤细胞中启动复制并导致其死亡,包括乳腺癌细胞及乳腺癌起始细胞11,12。然而,BHV-1的抗肿瘤能力必须在具有完整免疫系统的宿主环境中进行体内(in vivo)评估。
人腺病毒(Ad)已鉴定出 57 种血清型,通常在人类中引起呼吸道疾病。溶瘤型 Ad 载体的抗肿瘤效果已得到广泛评估,其中多种已进入临床试验13-15。尽管前期临床前研究数据令人鼓舞,但临床结果仍未达到预期。通常采用人肿瘤异种移植模型来研究 Ad 载体的抗肿瘤效果,但这些模型对病毒的免疫反应较弱16,17。此外,同源小鼠模型对 Ad 感染不敏感,因此利用这些模型评估宿主免疫反应并不可行17,18。
宿主免疫系统被认为是溶瘤病毒(OVs)诱导肿瘤细胞死亡的最主要机制19。在对肿瘤相关抗原(TAA)耐受与非耐受的模型之间,抗肿瘤反应存在差异,并可显著影响OV治疗的效果。HSV-1溶瘤病毒KM100(ICP0n212VP16in181420)20,21在小鼠多瘤病毒中T抗原乳腺癌模型中,可使80%荷瘤小鼠的肿瘤发生消退22。然而,在HER-2/neu模型中,KM100的抗肿瘤效果在同源小鼠中表现为20%的完全缓解,而在转基因的HER2耐受小鼠中仅表现为肿瘤停滞。这些数据共同强调了使用最能模拟人类免疫环境的动物模型对OV进行全面评估的重要性,以充分明确决定治疗成功的关键因素。
棉鼠(Sigmodon hispidus)原产于北美洲和南美洲,最常被用作呼吸道合胞病毒(RSV)感染的动物模型(如文献5所述)。棉鼠也用于抗牛疱疹病毒1型(BHV-1)疫苗的研究,因为其可重现与牛呼吸道疾病综合征相关的病理特征6,23。此外,BHV-1感染棉鼠具有免疫原性,可诱导持续的黏膜和全身免疫应答6,23-25。已从乳腺自发性纤维肉瘤和骨肉瘤中分别建立了细胞系(LCRT、CCRT 和 VCRT)26。由于棉鼠对腺病毒(Ad)感染易感,且其病理表现与人类相似,因此被用于评估溶瘤腺病毒载体的体内疗效27-29。在溶瘤病毒(OVs)的临床前疗效评估中,使用免疫缺陷模型不仅难以准确反映临床治疗反应,而且忽略了免疫系统在溶瘤病毒治疗中的作用30,31。因此,对于无法在常规小鼠模型中研究的溶瘤病毒(如BHV-1和Ad),采用同源性且对肿瘤耐受的棉鼠乳腺癌和骨肉瘤模型,是进行临床前疗效评估的相关且合适的模型体系。
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注意:所采用的实验方案已根据加拿大动物护理委员会指南,获得麦克马斯特大学机构动物研究伦理委员会的批准。实验在麦克马斯特大学中心动物设施中进行。
1. LCRT 细胞的培养
2. 在 LCRT 细胞中评估病毒复制与细胞毒性
3. 饲养与操作
4. 捕获与麻醉
5. 用于皮下肿瘤形成的 LCRT 细胞的制备
注意:一个 LCRT 细胞的 T-150 培养瓶(90% 汇合度)可收获约 2 × 107 个细胞。根据所需细胞总数确定所需的 T-150 培养瓶数量。建议额外接种若干培养瓶,以确保获得足够的细胞总数,并弥补制备过程中损失的细胞以及额外注射所需的细胞。在操作过程中应尽可能将细胞置于冰上,以延长细胞活性。
6. 注射
注意:操作需由两名研究人员共同完成,一人进行注射,另一人监测动物在麻醉期间的呼吸频率和总体状况。所有注射均使用胰岛素注射器(29 G x 1/2’,0.3 ml),且每只动物使用新的针头。
7. 肿瘤切除与解剖
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由于棉鼠具有极强的兴奋性,熟悉并采用优化的操作流程以减少动物应激反应,将有助于将其更顺利地应用于临床前动物模型。正确使用操作技术还可降低研究人员面临的风险。
使用棉鼠时必须保持冷静。棉鼠极易兴奋,会试图逃离笼子。使用 enrichment tube 和 nestlets 可以减少其逃跑行为。图2展示了有助于捕捉棉鼠的最佳笼具设置,包括 enrichment tube 的放置位置。此外,尽量在较小的房间内操作,以便于重新捕捉。一旦发生逃跑,应等待动物安静下来并保持静止,然后用透明捕捉容器将其盖住,或用手套覆盖,注意不要用力过猛。
与小鼠不同,棉鼠具有一个延长的吻部,因此需要使用不同的鼻部适配器来输送麻醉气体。图3展示了一种专为棉鼠设计的鼻罩,可实现异氟烷的高效输送。使用橡胶膜作为适配器可能会对棉鼠的鼻部造成损伤。
如果可能,应获取废弃动物(其他研究人员不需要的棉鼠或其他动物),在棉鼠身上进行注射技术练习之前...
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棉鼠具有高度兴奋性,并表现出强烈的逃跑反应。因此,应特别注意尽量减少动物遭受的不必要应激。所描述的笼具设置可实现对动物的安全且便捷的捕捉,其中丰富化管道的放置位置尤为关键。在设置笼具时,应确保丰富化管道符合规定的尺寸和形状要求,并正确地安装在笼内。同时,必须确保所有可能参与动物饲养管理的技术人员均了解该动物饲养的特定要求。采取这些预防措施可减少在实施操作前动物的烦躁情绪。此外,建议在早晨进行操作,以避免受到技术人员或动物设施工作人员的其他提前干预。在动物处于平静状态时开始操作,有助于顺利捕捉和处理动物。
强烈推荐使用巢材垫料。在自然环境中,这些啮齿类动物会用棉花筑巢,因此当允许它们在笼内自行筑巢时会更加舒适。巢穴还有助于动物捕捉,使得无需再依赖 enrichment 管来定位动物。在这种情况下,可直接从上方将塑料容器垂直放置在动物身上。随着实验的进行,这种方法尤为实用,因为大鼠可能会逐渐适应并躲避传统的捕捉方式。
在处理棉鼠时,研究人员保持冷静并进行有意识的动作至关重要。这些动物能够感知到不安情绪,并会对操作者表现出的情绪状态...
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作者声明本研究不存在与之相关的财务利益冲突。
Breanne Cuddington 获得了加拿大乳腺癌基金会的资助。本研究得到了癌症研究学会和加拿大癌症研究所(前身为加拿大乳腺癌研究联盟)的运营资助。我们感谢圣路易斯大学医学院的 Ann Tollefson 提供 LCRT 细胞,感谢 Kathleen Delaney 博士和 Marion Corrick 在棉鼠饲养和镇静方面的技术支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 杜尔贝科’s 改良的 Eagle’s 培养基 | Gibco | 11965-092 | 可使用任意品牌 |
| 1X 磷酸盐缓冲液 | 可在实验室中制备,过滤除菌 | ||
| 200 mM L-谷氨酰胺 | Gibco | 25030164 | 可使用任何品牌 |
| 100x 抗生素-抗真菌素 | Gibco | 15240-062 | 可使用任何品牌 |
| 胎牛血清 | Quality Biological 公司 | 110-001-101HI | 可使用任何品牌 |
| T-150cm2 组织培养瓶 | Fisher Scientific | 14-826-80 | 可使用任意品牌 |
| 1X TypLE Express | Life Technologies | 12604-013 | |
| 12孔细胞培养板,平底 | Fisher Scientific | 08-772-29 | 可使用任意品牌,但必须经过组织培养处理 |
| alamarBlue | Life Technologies | DAL1025 | 可使用替代试剂测定细胞活力 |
| 8640 Teklad 22/5 啮齿类动物饲料 | Harlan | 8640 | |
| 1/8” 玉米芯动物垫料 | Harlan | 7092 | |
| Nestlets | Ancare | - | 由原生棉纤维浆制成,无尘且可高压灭菌 |
| 50 mL 离心管 | Fisher Scientific | 14-432-22 | 可使用任何品牌,必须无菌 |
| 异氟烷 USP,99.9%,吸入用麻醉剂 | 加拿大制药合作伙伴公司 | M60302 | |
| 70% 乙醇 | 可在实验室制备 | ||
| 10 % 中性缓冲福尔马林 | Sigma-Aldrich | HT501128 | 可使用任意品牌 |
| NAPCO NapFlow 1200 II 级 A/B3 型生物安全柜(细胞培养罩) | NAPCO | 所用模型目前不可用 | 可使用任意品牌 |
| 赛默飞世尔科技精密加热水浴锅 | Fisher Scientific | 所用模型目前不可用 | 可使用任何品牌 |
| [页眉] | |||
| Reichert Bright-line 血细胞计数板 | Sigma-Aldrich | Z359629 | 可使用任意品牌 |
| Typhoon Trio BioAnalyzer | GE Healthcare Life Sciences | 所用模型目前不可用 | 可使用任意荧光酶标仪 |
| Tecan Safire2 多功能微孔板读板机 | Tecan | 所用模型目前不可用 | 可使用任何荧光酶标仪 |
| Allegra 6R 台式离心机 | Beckman Coulter | 366816 | 可使用任意品牌 |
| 台式麻醉机 | VetEquip | 所用模型目前不可用 | 可使用任何品牌,但必须为便携式 |
| Wahl 花生迷你修甲钳 | Wahl | 可使用任意品牌的微型剪刀 | |
| 胰岛素注射器 29 G x 1/2',0.3 mL | BD | 329464 | 可使用任意品牌。建议使用胰岛素注射器,因其可使大鼠注射更简便’坚韧的皮肤。 |
| 棉签 | MedPro | 018-425 | 可使用任意品牌 |
| 尖头解剖剪 | Fisher Scientific | 8940 | 可使用任意品牌 |
| 解剖组织镊 | Fisher Scientific | 13-812-41 | 可使用任何品牌 |
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