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Per garantire la distribuzione uniforme dei batteri nelle perle di agar, è importante sospendere uniformemente la miscela di agar e batteri fusi prima di aggiungerla alla fase oleosa. Il rapporto in volume olio-agar-batteri è fondamentale per controllare le dimensioni delle perle. Un rapporto olio/agar più elevato porta alla formazione di perle di agar più piccole. Quando si mescola la sospensione di agarbatteri con la fase oleosa, il controllo della temperatura è fondamentale. La miscela di olio e agar deve essere abbastanza calda da consentire l'emulsione e la formazione di goccioline, ma abbastanza fredda da non danneggiare i batteri. L'agitazione continua durante il raffreddamento della miscela a temperatura ambiente o inferiore consente la formazione e la solidificazione delle goccioline di agar.
La corretta calibrazione della piastra di agitazione, le dimensioni della barra di agitazione e la forma e le dimensioni del pallone sono fattori determinanti per un vortice uniforme. Un'ancoretta posizionata al centro del pallone crea un vortice simmetrico, garantendo una miscelazione uniforme. Un'ancoretta decentrata può portare a un vortice instabile, con conseguente formazione di perle di forma irregolare e l'introduzione di bolle d'aria nelle perline. Si consiglia il monitoraggio e la regolazione in tempo reale della posizione dell'ancoretta di agitazione. Il volume del pallone deve essere proporzionale al volume della miscela olio-agar. Un pallone da 500 ml è ideale per far girare una miscela di olio e agar da 90 ml, producendo un vortice visibile. Quando si utilizzano matracci più grandi, è importante regolare il volume della miscela olio-agar, le dimensioni dell'agitatore e la velocità di vortice per ottenere un equilibrio tra miscelazione efficace e vortice stabile. Mantenere una velocità di vortice costante durante il processo e tra le preparazioni delle perle è fondamentale per la riproducibilità da lotto a lotto.
Il processo di preparazione delle perle di agar, in particolare la velocità di vortice e il rapporto olio-agar, sono adattati da16,22, con piccole modifiche. Le forze di taglio all'interno del vortice rotante producono intrinsecamente perline di diverse dimensioni. Per ridurre al minimo questa variabilità dimensionale, la fase di raccolta delle perle è stata modificata introducendo diverse fasi di lavaggio, impiegando un gradiente di velocità e tempo di centrifugazione decrescenti per garantire la rimozione delle perle di piccole dimensioni (e dei batteri liberi). Un filtro a micro-maglie è stato impiegato per arricchire le perle della dimensione desiderata, filtrando efficacemente le perle più grandi e quelle che potrebbero essersi formate attraverso la coalescenza casuale. Per evitare perdite di perline o batteri quando il liquame di perline passa attraverso la siringa e il tubo collegato per l'inoculazione intratracheale del topo, è fondamentale utilizzare una siringa di vetro, aghi di alimentazione in metallo da 24 g e un tubo collegato in metallo.
Il principale limite del metodo è la complessità tecnica della preparazione del microscotto e dell'inoculazione intratracheale per ottenere un carico di perline e un impianto polmonare riproducibili. Sono necessarie attenzione ai dettagli e capacità di risoluzione dei problemi. Inoltre, il modello non è stato completamente convalidato testando l'efficacia degli antibiotici standard di cura e delle combinazioni di antibiotici più frequenti somministrate ai pazienti con Mab.
Attualmente, nessun modello murino di infezione cronica da Mab è stato convalidato nella misura in cui l'efficacia di singoli agenti e combinazioni di farmaci nei pazienti possa essere ragionevolmente prevista dal modello9. Il sistema di topi C57BL/6 incorporato in perline di agar è stato sfruttato per testare l'efficacia dei trattamenti antimicrobici 15,19,23. L'alternativa più vicina al sistema di topi C57BL/6 incorporati in perline di agar è il modello murino C3HeB/FeJ, che si basa sull'immunosoppressione del desametasone per ottenere un'infezione cronica duratura24,25. I vantaggi del protocollo qui descritto sono che (i) possono essere utilizzati topi C57BL/6 completamente immunocompetenti e più convenienti, (ii) un'infezione produttiva e cronica può essere ottenuta con il ceppo di tipo ATCC 19977 ben caratterizzato e (iii) non vi è alcun requisito di immunosoppressione indotta chimicamente, eludendo la necessità di iniezioni giornaliere di desametasone, evitando così potenziali interazioni farmacologiche e l'impatto sull'immunopatologia polmonare.
Data la mancanza di modelli murini convalidati di infezione cronica da Mab per valutare nuovi farmaci candidati e regimi farmacologici 8,9, la tecnica qui descritta ha il potenziale per far progredire il campo, migliorare il valore predittivo dei dati preclinici di efficacia, aiutare a dare priorità ai regimi farmacologici con il più alto potenziale per fornire una cura duratura e accelerare complessivamente la scoperta e lo sviluppo di farmaci per la malattia polmonare Mab. Il metodo può essere applicato ad altri patogeni polmonari e ha una comprovata esperienza per P. aeruginosa o Haemophilus influenza. L'obiettivo principale del protocollo qui descritto è quello di fornire dettagli e raccomandazioni sufficienti per garantire la facilità di implementazione e l'eccellente riproducibilità da laboratorio a laboratorio.