メチシリン耐性の実験的心内膜炎モデル黄色ブドウ球菌（MRSA）ラットにおける
June 4th, 2012
メチシリン耐性による実験的ラットの心内膜炎モデル S.黄色ブドウ球菌。
この手順の全体的な目標は、ラットの実験的感染性心内膜炎モデルを確立することです。これは、最初に黄色管を培養し、感染用の手術用カテーテルを準備することによって達成されます。次に、手術領域を準備し、動物に麻酔をかけます。
動物が麻酔されると、カテーテルが右頸動脈から心臓に向かって挿入されます。最後のステップは、尾静脈注射によって動物に黄色を感染させることです。最終的に、標的組織を解剖し、定量培養のために調製します。
この手法は、急速性心内膜炎モデルなどの既存の方法と比較した場合の主な利点として、赤色心内膜炎モデルをin vivoイメージングシステムで使用できることです。アイバス。この方法は、抗菌剤の病原性や有効性など、段階的な経口病因分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。一般的に、この技術に不慣れな個人は、外科的処置が難しいため、苦労するでしょう。
まず、冷凍ストックから羊の血液トリップケースまで、M SSA培養物でいっぱいのループに接種します。大豆オーガープレートは、汚染がないことを確認した後、37°Cで一晩培養物をインキュベートします。プレートからコロニーを1つ選び、それを使用して15ミリリットルのスナップキャップチューブに5ミリリットルのトライトアイ大豆ブロスを接種します。
接種物を摂氏37度で振盪インキュベーターで一晩インキュベートします。200RPMに設定して、最初にカテーテルを準備します。ポリエチレンチューブを10cmの長さに切断し、カテーテルをCEX消毒液で30分間滅菌します。
次に、加熱した滅菌鉗子で先端を押して滅菌チューブの一端を溶かし、右頸動脈から左心室に通るカテーテルを作成し、心臓が鼓動するときに心内膜に損傷を与えます。次に、麻酔薬が効くまで、ラットを1対1のイソフッ素酸素混合物を含むチャンバーに入れて麻酔をかけます。筋肉が弛緩しているか、ペダル反射がないかを確認して麻酔を確認します。
また、手術中は、ガス混合物に接続されたノーズコーンを使用して麻酔状態を維持します。手術中は、ベタジンと70%エタノールで手術領域を滅菌技術を使用して清掃します。ラットを背側の位置に置き、鈍的解剖を使用して胸骨の上の首の皮膚層を垂直に切開します。
筋膜を分離して、右頸動脈を露出させます。右頸動脈は、鎖骨の上の正中線のわずかに右側にあります。動脈を頸部腔から慎重に引き上げ、動脈の下に10センチメートルの長さの絹の縫合糸を2つ配置して、露出した頭側の端で動脈を結びます。
次に、出血を防ぐために動脈にクリップを取り付けます。鉗子を使用してカテーテルイントロデューサーを使用して動脈の上部に小さな穴を開けます。カテーテルの密閉されていない端を動脈の穴に挿入します。
クリップを取り外し、カテーテルを心臓に向かって押し下げます。抵抗が適切に満たされるまで、カテーテルは動脈に4〜5センチメートル伸び、ラットの心拍で脈打つ必要があります。カテーテルが所定の位置に配置されたら、動脈のコドルエンドの周りに緩い縫合糸を結び、カテーテルを所定の位置に固定します。
絹の縫合糸で、余分な縫合糸とカテーテルの端を切り取り、次に端を首の皮膚の下に押し込みます。スキンクリップでスキンを閉じます。ラットを清潔なケージに入れ、麻酔から回復するまで暖かい場所に保管します。
回復中と回復後の両方で、餌と水を提供し、ラットを頻繁にチェックします。感染は手術後1日から7日の間に行うことができますが、実験内では時間は一定に保たれるべきです。ラットの尾部を70%エタノールで洗浄し、所望の細胞に0.5ミリリットルのMRSA培養液を注入する。
尾静脈に数えます。27ゲージのハーフインチ針を使用して、ラットをケージに戻す前に、出血が止まるまで注射部位に圧力をかけます。ラットを生贄にした後、70%エタノールで胸部を拭き、胸骨の下の胸部にV字切開を行います。
胸骨の両側にある肋骨の軟骨を切断します。心臓を露出させるには、心臓をそっと引き上げ、大動脈近くの組織をクリップで留めて上向きに解剖します心臓を解放します。4 x 4インチのガーゼで裏打ちされた滅菌ペトリ皿に心臓を置き、次に左心室の内壁に切り込みを入れて左側のチャンバーを開きます。
カテーテルの正しい配置を確認してから、カテーテルを取り外します。はさみと鉗子でバルブから植生を調べて取り除きます。また、腎臓と脾臓を取り出し、組織と植生を秤量して均質化した後、PBSで段階希釈して定量的培養を行います。
ここに示されているのは、左端の矢印で示されているように正しく配置されたカテーテルです。それは大動脈弁を横切って心腔の左側に伸びており、中央と右の矢印で示されているように、大動脈弁の周りに多数の植生が見えます。この表は、ラット心内膜炎モデルにおけるssus株の病原性の例を示しています。
すべての動物は、10から5番目と10から6番目の無眼で挑戦しました。CFUは、心臓の植生だけでなく、腎臓や脾臓でも高いssus密度で心内膜炎を発症しました。この外科的処置は、適切に行われれば10分以内に行うことができます。
この手順を試みるときは、手術後に動物を評価された状態に維持することを覚えておくことが重要です。ivusのような方法は、抗菌剤の有効性のリアルタイムモニタリングや、その開発後の生体内遺伝子発現などの追加の質問に答えるために実行できます。この技術は、ステップオーラスとフィクションの分野の研究者が血管内感染におけるその病原性病原性因子を探求する方法です。
このビデオを見た後、ラットで実験的心内膜炎モデルを確立する方法を十分に理解しているはずです。MRAでの作業は非常に危険である可能性があるため、この手順を実行する際には、ラボ、コート、グローブの着用などの予防措置を講じる必要があることを忘れないでください。
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概要
この記事では、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌を使用してラットで実験的な感染性心内膜炎モデルの確立について説明します。この手順には、細菌の培養、外科用カテーテルの準備、および尾静脈注射による動物の感染が含まれます。
主要な研究構成要素
科学分野
- 感染性心内膜炎
- 微生物学
- 動物モデル
背景
- 感染性心内膜炎は、心臓弁の重度の感染症です。
- メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）は、治療に重大な課題をもたらします。
- 動物モデルは、感染の病因と治療法を研究するために重要です。
- このモデルは、研究目的でヒトの心内膜炎を模倣することを目的としています。
研究目的
- MRSA誘発性心内膜炎を研究するための信頼性の高いラットモデルを開発すること。
- 感染メカニズムと潜在的な治療法の研究を促進すること。
- 心内膜炎に対する介入をテストするためのプラットフォームを提供すること。
使用された方法
- メチシリン耐性黄色ブドウ球菌の培養。
- 感染のための外科用カテーテルの準備。
- 手術のための動物の麻酔。
- 感染を誘発するための尾静脈からの細菌注射。
主要な結果
- ラットにおける心内膜炎モデルの成功的な確立。
- 感染後の標的組織の定量的培養。
- さらなる研究のためのモデルの有用性の実証。
- 感染プロセスと潜在的な治療法に関する洞察。
結論
- ラットモデルはMRSA誘発性心内膜炎を効果的にシミュレートします。
- このモデルは、疾患の理解と新しい治療法のテストに役立ちます。
- 将来の研究は、この基盤の上に乗って治療オプションを探ることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Establishing a controlled rat model of MRSA endocarditis enables reproducible evaluation of antimicrobial efficacy and virulence mechanisms, addressing a critical need in anti-infective drug development. This model supports mechanistic de-risking by providing quantitative tissue burden data and consistent host-pathogen interactions, which are essential for lead optimization and go/no-go decisions in preclinical pipelines. By minimizing inter-animal variability, it enhances predictive confidence in translating candidate therapies to clinical settings.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of staphylococcal virulence factors and host-pathogen interactions in a standardized mammalian system.
- Operational Value: Provides a reproducible platform to assess target essentiality and mechanism of action for novel antimicrobial candidates.
- Scientific Value: Supports functional validation of therapeutic targets through quantitative organ burden measurements in vegetations, kidneys, and spleen.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable infection endpoints (CFU/g tissue) suitable for high-content antimicrobial screening campaigns.
- Operational Value: Establishes standardized surgical and inoculation procedures to ensure assay reproducibility across laboratories and timepoints.
- Scientific Value: Facilitates dose-response analysis of antibiotic regimens by enabling serial dilution and plating of homogenized tissues.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Mirrors human native valve endocarditis pathology, allowing evaluation of drug penetration into vegetations and efficacy against biofilm-embedded MRSA.
- Operational Value: Enables longitudinal studies with consistent infection timelines (1–7 days post-surgery) to support pharmacokinetic/pharmacodynamic modeling.
- Strategic Value: Informs risk-adjusted advancement decisions by providing comparative efficacy data across antibiotic classes (e.g., vancomycin, daptomycin, linezolid).
Pipeline & Workflow Integration
This model fits within the preclinical infectious disease workflow, bridging early target validation with lead optimization through quantifiable infection burden and therapeutic response metrics.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of virulence determinants and antimicrobial mechanisms via tissue-specific bacterial quantification.
- Screening: Delivers standardized, quantitative CFU readouts from heart, kidney, and spleen tissues to rank compound potency and efficacy.
- Analytics: Enables statistical comparison of infection levels across treatment groups using serial dilution and plating data for robust efficacy assessment.
- Translational Research: Provides a disease-relevant system to evaluate antimicrobial activity in a setting that approximates human endocarditis pathophysiology.
- Enterprise Reuse: Represents a scalable, standardized surgical model that can be adapted across multiple antimicrobial programs and pathogen strains.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in antimicrobial action by linking in vivo efficacy to specific tissue compartments and infection stages.
- Operational Value: Delivers a standardized, reproducible procedure (surgery to harvest in <10 minutes) that minimizes variability and supports multi-site studies.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early identification of ineffective candidates, reducing late-stage failure risk in anti-infective development.
- Portfolio Impact: Supports risk-based prioritization of antimicrobial candidates through comparative organ burden and survival endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent vascular surgery and aseptic technique to ensure consistent catheter placement and infection rates.
- Dependent on sterile surgical instrumentation, anesthesia equipment, and quantitative microbiology infrastructure for tissue homogenization and plating.
- Necessitates cross-functional alignment between surgery, microbiology, and pharmacology teams to standardize infection timing and sampling procedures.
- Adaptation to other pathogen strains requires re-optimization of inoculum concentration and infection validation metrics.
- Practical limitations include surgical complexity and the need for postoperative monitoring to ensure animal welfare and model consistency.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:15
Preparing the MRSA Strains for Infection
1:50
Pre-surgery Preparation and Anesthesia
2:48
Surgical Procedure
4:23
MRSA Infection
4:55
Collection and Culturing of Target Tissues
5:53
Results: Correct Catheter Placement and Density of S. aureus in Cardiac Vegetations
6:32
Conclusion
