출처: 케이 스튜어트, RVT, RLATG, CMAR; 발레리 A. 슈뢰더, RVT, RLATG. 노틀담 대학교, IN
1959년 W.M.S. 러셀과 R.L. 버치가 자신의 저서 ‘인간 실험 기술의 원리’에서 3R을 소개했다. 3 R은 연구에서 동물의 사용의 교체, 감소 및 정제입니다. 1 연구 동물에서 유래된 세포주 및 조직 배양의 사용은 많은 실험이 체외에서 수행될 수 있기 때문에 대체 기술이다. 세포 및 조직 배양에 사용하기 위해 조직과 장기를 수확하려면 조직의 오염을 피하기 위해 무균 기술이 필요합니다. 멸균 수확은 단백질 및 RNA 분석 및 조직의 대사 프로파일링에도 필요합니다. 이 원고는 쥐와 쥐에서 멸균 기관 수확의 과정을 논의 할 것이다.
무균 기술은 조직의 멸균을 보장하기 위해 따라야합니다. 수확은 알코올에 감염된 라미나르 흐름 후드에서 수행됩니다. 사용된 모든 재료는 살균해야 합니다. 수확을 수행하는 기술자는 마스크, 부퍼, 멸균 수술 가운 및 멸균 수술 장갑을 포함한 개인 보호 장비를 착용해야합니다. 가운은 피부 세포가 열린 신체 구멍, 페트리 접시 또는 멸균 매체로 흘러 들어가는 것을 방지하기 위해 손목을 덮어야합니다. 기술자의 멸균을 유지하기 위해이 절차는 두 번째 비멸 기술자가 동물의 안락사를 통해 멸균 기술자를 도와야합니다.
조직의 대사 프로파일을 필요로하는 실험에서 조직 수확 방법은 수집 된 데이터의 품질에 큰 영향을 미칩니다. 2 안락사 절차와 수확 시간이 모두 조직의 무결성에 영향을 줄 수 있습니다. 저산소증, 이산화탄소와 안락사의 결과, 조직에서 대사 산물에 깊은 영향을 미칠 것으로 나타났습니다. 폐 조직에 있는 혈관의 출혈은 또한 안락사를 위한 이산화탄소의 사용에 기인합니다. 표적 조직의 순차적 해부가 수행될 때 조직 제거의 순서는 조직이 수확 하는 동안 나이 또는 부패를 시작으로 신진 대사 변화를 일으킬 수 있습니다.
대부분의 멸균 수확은 단일 장기를 대상으로하지만, 하나 이상의 기관이 필요한 경우가 있을 수 있습니다. 순차적 해부 동안 필요한 조직은 제거해야 하는 순서를 지시합니다. 2 급속히 저하되는 조직은 안락사 에 따라 가능한 한 빨리 수확해야합니다. 계측기의 멸균을 유지하기 위해 복강에서 수확한 장기는 비장, 간, 신장, 부신, 난소 또는 고환, 부속성 기관(전립선, 정액 소포, 자궁, 나팔관), 췌장 조직, 림프절, 요로 방광 및 장내 (위장, 요로암 방광) 및 장내 (위장, 요로방) 및 장내 (위장) 및 소장 (위장)에서 제거됩니다. 흉부 구멍에서 장기 수확의 순서는 먼저 흉선, 림프절 및 식도의 수집 다음에 심장과 폐를 제거하는 것입니다. 각 마우스에는 3개의 새로운 장갑이 필요합니다.
멸균 수확 장기 중 일부는 보존해야 할 수도 있습니다. 조직의 보존은 액체 질소 (LN2)로플래시 동결 또는 LN2 및 2-메틸부탄의 조합으로 수행됩니다. LN2단독의 경우, 조직은 멸균 식염수로 헹구고, 멸균 흡수성 천에 담그고, 여분의 수분을 고갈시키고, 멸균 알루미늄 호일 광장에 넣고, 즉시 LN2에침수된다. 2 면역학적 표본의 경우 2-메틸부탄이 추가됩니다. 조직은 실제로 LN2에의해 냉각된 2-메틸부탄으로 침수됩니다. 조직이 흰색으로 바뀌면 2-메틸부탄에서 제거되어 멸균 팩에 넣은 다음 LN2에직접 배치됩니다.
1. 준비
2. 조직 수확
많은 실험은 절제된 조직에서 세포의 집합을 요구합니다. 이러한 경우, 조직 수확 절차는 멸균 방식으로 수행되어야 한다. 연구 동물에서 유래 세포주 와 조직 배양의 사용은 많은 실험이 시험관 내에서수행 될 수 있습니다, 이는 차례로 연구에서 동물 사용을 감소.
이 비디오에서는 실험실 동물에서 일반적으로 추출 된 장기를 수확하기위한 무균 방법에 대해 논의 할 것입니다. 그리고 이것은 다른 연구 목표를 달성하기 위하여 이 멸균 기술을 채택하는 몇몇 보기 실험의 짧은 검토에 선행될 것입니다.
동물 조직 수확 시 공간, 계측기 및 인력의 멸균을 보장하는 데 필요한 준비 단계로 시작해 보겠습니다.
이 절차는 라미나르 플로우 후드에서 수행됩니다. 프로세스에 앞서 후드 팬은 최소 15분 동안 실행되어야 하며 이 영역은 70%의 알코올로 감염되어야 합니다. 다음으로 종이 타월을 후드에 넣고 70%의 에탄올로 적시고 있습니다. 그 후, 멸균 장비를로드하고 각 악기가 사용되는 순서에 의해 구성, 일반적으로 왼쪽에서 오른쪽으로. 이를 통해 단방향 방식으로 워크플로우가 발생하여 동물 시체의 우발적 인 오염을 방지 할 수 있습니다.
멸균 기술자를 돕기 위해 비멸 기술자가 출석하는 것이 좋습니다. 두 작업자 모두 마스크와 부퍼를 착용해야 합니다. 멸균 기술자는 멸균 가운과 멸균 수술 장갑 2 켤레를 착용해야합니다. 가운과 장갑은 피부 세포가 열린 바디 캐비티, 페트리 접시 또는 멸균 매체로 흘러 들어가는 것을 방지하기 위해 손목을 덮어야합니다.
멸균되지 않은 사람은 멸균 자가 무균 도구를 무균적으로 제거 할 수 있도록 내부 표면에 닿지 않고 멸균 기기 패키지를 엽니 다. 마지막으로, 비멸 기술자는 동물을 안락사시키고, 종이 타월에 시체를 배치하고 완전히 70 % 알코올로 담가 멸균 된 사람이 수확을 시작할 수 있도록합니다.
첫째, 비장, 간, 신장, 난소 및 고환을 포함한 복부 기관의 추출을 검토할 것입니다.
멸균 가위와 집게 세트를 사용하면 남성의 프레추와 여성의 골반 뼈에 단면으로 피부에 수평 절단을 합니다. 복 근 근육을 절단 하지 마십시오. 다음으로 엄지 손가락을 잘라내기 밑에 놓고 컷의 두개골 가장자리를 잡습니다. 다른 손으로는 피부를 머리쪽으로 당기면서 뒷다리와 꼬리를 단단히 잡습니다. 피부는 뒷다리 바로 위에 있는 바디에서 찢어지고, 머리와 앞다리 위로 안쪽으로 돌릴 수 있습니다. 이것은 효과적으로 멸균 기관 수확을 방해할 수 있는 머리 오염 물질을 제거합니다. 그런 다음 70 % 알코올로 몸을 다시 흡수하고 더 이상 멸균되지 않는 피상적 인 장갑을 제거하십시오. 또한 피부에 사용 된 모든 악기를 폐기합니다.
비장을 수확하려면 신체를 오른쪽 측면 의재조정에 배치하십시오. 비장복부근육을 통해 볼 수 있어야 합니다. 가위를 사용하여 비장 위로 직접 절단하고 신체 구멍에서 장기를 부드럽게 철회하십시오. 비장과 위및 췌장 조직 사이 모든 첨부 파일을 잘라, 하지만 충만 또는 장기를 찢어 방지.
다른 모든 복부 장기를 수확하려면 몸을 등쪽 의 복리수에 놓습니다. 그런 다음 복부 근육을 들어 올리고 잘라 내어 복강 위에 타원형이 열리게 됩니다. 간을 수확하려면 다이어프램에서 멀리 떨어진 장기를 반사하십시오. 이제 가위를 사용하여 두 구조 사이의 막을 조심스럽게 절하하십시오. 다음으로 혈관을 통해 척추에 수직으로 절단합니다. 그런 다음 간을 들어 올리고 다이어프램쪽으로 반사하여 그 아래에 있는 부착물을 시각화합니다. 위장과 소장에 작은 간 엽을 부착 얇은 막이있을 것입니다. 밑면에 있는 간 중앙에 있는 섬유성 노드를 파악하고 모든 부착물을 찾기 위해 장기를 들어 올립니다. 이제 기본 조직에서 장기를 분리. 간은 깨지기 쉽고 쉽게 구멍을 뚫을 수 있으므로 혈액이 과도하게 방출될 수 있습니다. 따라서 신중하게 처리해야 합니다.
신장을 수확하려면 창자를 왼쪽으로 밀어 오른쪽 신장을 노출하거나 왼쪽 신장을 노출하도록 오른쪽으로 밀어 넣습니다. 이제 집게 블레이드를 사용하여 신장 아래를 파악하고 집게 아래에 절단 된 가위를 사용하여 몸에서 장기를 제거하십시오.
난소를 수확하려면 장내를 두개골로 움직이면 자궁을 시각화하십시오. 왼쪽과 오른쪽 자궁 뿔을 따라 난소로 이동합니다. 이들은 작은 장기와 더 오래 된 동물에서 그들은 지방에 임베드 수 있습니다. 난소 아래의 집게를 밀어 몸에서 분리하고 지방과 나팔관에서 자유롭게 자릅니다.
남성에서 고환을 제거하려면 잉게인 지방 패드를 부드럽게 잡고 앞쪽으로 당깁니다. 이것은 음낭에서 고환을 당깁니다. 일단 그들이 눈에 띄게되면, 음낭에 부착물을 잘라 꽃병은 몸에서 이러한 구조를 해방하기 위해 deferens.
다음으로 심장과 폐와 같은 흉부 장기를 수확하는 방법을 알아봅시다. 심장과 폐는 가장 쉽게 함께 제거됩니다. 흉부 구멍을 열려면 동물을 등갈에 배치하여 시작합니다. 첫째, xiphoid 과정을 파악하고 들어 올립니다. 그런 다음 복부 근육을 통해 갈비뼈에 단지 caudal을 잘라. 양쪽의 리브 케이지의 아래쪽 곡선을 따라 컷을 확장하여 다이어프램을 노출시합니다.
다음으로, 양쪽에서 가능한 가장 측면 지점에서 늑골 케이지에 작은 컷을 만들어 다이어프램을 뚫는다. 그런 다음 갈비뼈에서 다이어프램을 잘라냅니다. 이제 흉부 장기를 시각화하기 위해 xiphoid에서 갈비뼈를 들어 올립니다. 측면 컷을 양쪽의 흉골 꼭대기로 확장하여 가슴을 엽니다. 그런 다음 집게를 기관에 수직으로 놓고 기관지를 단단히 잡습니다. 이제 가위를 사용하여, 집게에 바로 전방을 절단 수직 절단합니다. 이것은 기관과 식도를 단절해야합니다. 기관지의 그립을 느슨하게하지 않고, caudally 들어 올려 갈비뼈의 척추 표면에 폐의 부착물을 잘라. 가슴 구멍이 없는 심장과 폐를 들어 올릴 수 있을 때까지 계속하십시오.
심장만 제거하려면 오르간을 들어 올리고 심근 낭을 조심스럽게 잘라냅니다. 다음으로, 집게로 대어를 잡고 집게에 절단 할 수 있습니다. 그런 다음 전방 베나 카바, 폐 동맥 및 정맥을 끊습니다. 그 후, 당신은 흉부 구멍의 자유로운 심혼을 들어 올릴 수 있어야 합니다.
지금, 무균 기술을 사용하여 뇌를 수확하는 절차를 검토 할 수 있습니다. 뇌가 수집될 유일한 기관이면 준비 단계는 동일합니다.
수확을 시작하려면, 알코올로 몸을 포화하고, 이전과 같이 몸에서 피부를 제거 – 위아래로 두개골 위에. 이렇게 하면 이 시점부터 모든 것이 멸균될 수 있습니다. 그런 다음, 알코올로 동물을 다시 포화, 외부 장갑을 제거하고 피부에 사용되는 악기를 폐기. 이제 목의 목덜미에 잘라 코의 끝에 등경 부 부위에서 중간 라인을 따라 확장.
지금, 멸균 뇌 수확 가위의 전용 쌍을 사용하여, 두개골의 기지에서 척추를 통해 잘라. 두개골을 열려면 가위의 지점을 포라멘 매그넘에 놓고 중간선을 따라 자른다. 이 뇌 수확 절차 동안, 한 손은 턱 아래에 반사 된 두개골에서 피부를 잡고 머리를 안정시키고, 멸균 손이 두개골을 자르는 데 사용되는 동안 비 멸균으로 간주됩니다. 그 후, 가위 블레이드의 평평한 가장자리를 사용하여 뇌에서 멀리 정수리 뼈를 레버. 그리고 주걱을 사용하여 뇌 줄기와 뇌 아래의 광학 치아스의 신경 부착물을 주의 깊게 방해합니다. 마지막으로 닫힌 집게를 앞쪽으로 밀어 내고 후각 전구의 부착물을 끊습니다. 그리고 뇌는 두개골에서 직접 멸균 매체로 떨어질 수 있습니다.
이제 우리는 멸균 조직 수확의 필수를 검토했습니다, 생물 의학 연구에서이 절차의 많은 용도중 일부를 논의 할 수 있습니다.
신경 줄기 연구원은 시험관 내에서 이 세포를 성장하기 위하여 마우스 신생아 두뇌에서 조직을 추출하기 위하여 멸균 수확 기술을 이용합니다. 이것은 그(것)들이 발달에 있는 신경 줄기 세포의 역할을 연구하는 것을 허용하고, 암 진행.
조직 수확을 수반하는 연구의 또 다른 활성 영역은 신진 대사 프로파일링, 샘플에서 다른 대사 산물을 분석 하 여 조직 생리학공부를 포함. 이 예에서 과학자들은 무균 기술을 사용하여 야생 유형및 세균이없는 마우스에서 간 생검을 수집하고 핵 자기 공명 분광기 또는 NMR을 사용하여 두 동물 집단의 간 대사 프로필의 차이를 설명했습니다.
마지막으로, 면역학자는 감염의 퍼짐을 연구하기 위하여 멸균 조직 수확을 수시로 능력을 발휘합니다. 이 특정 실험에서, 연구원은 만성 폐 감염을 유도 하기 위해 박테리아 슈도모나스 aeruginosa의 장내 주입을 수행. 그 후, 동물은 안락사되었고 폐는 감염 후 3, 7, 14 및 28일 에서 세균 부하를 결정하기 위해 무균 기술을 사용하여 추출되었다.
당신은 방금 무균 기술을 사용하여 실험실 동물에서 조직을 수확에 JoVE의 비디오를 보았다. 이제 수확 기간 내내 멸균이 유지되도록 하기 위해 취해야 할 단계를 더 잘 이해해야 합니다. 그리고 당신은 조직에 손상을 일으키지 않고이 동물에서 복부와 흉부 장기, 뇌를 추출 할 수 있어야합니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!
멸균 기관 수확을 위한 절차의 대부분은 표준 부검과 유사하더라도, 살균 기술의 사용은 세포가 절제된 조직에서 세포를 수확하는 것을 포함하는 실험 적인 절차에 대한 가치가 있는 조직에 필수적입니다. 불임이 유지되지 않으면 조직에서 RNA를 프로파일링하거나 수집하는 것이 손상될 수 있습니다.
Many experiments demand collection of cells from the excised tissue. In such cases, it is imperative that the tissue harvest procedure be performed in a sterile manner. The use of cell lines and tissue cultures that originate from research animals allows for many experiments to be conducted in vitro, whichin turn reduces the animal usage in research.
In this video, we will discuss the aseptic method for harvest of commonly extracted organs from lab animals. And this will be followed by a short review of a few example experiments employing this sterile technique to achieve different research goals.
Let’s begin with the prepping steps required to ensure sterility of the space, instruments, and personnel during animal tissue harvest.
This procedure is performed in a laminar flow hood. Prior to the process, the hood fan should run for at least 15 minutes and the area should be disinfected with 70% alcohol. Next, place some paper towels into the hood and wet them with 70% ethanol. After that, load the sterile equipment and organize by the order in which each instrument will be used, usually from left to right. This allows for the workflow to occur in a unidirectional manner, preventing accidental contamination from the animal carcass.
It is recommended that a non-sterile technician be present to assist the sterile technician. Both operators must wear a mask and a bouffant. The sterile technician must don a sterile gown and two pairs of sterile surgical gloves. Note that the gown and gloves must cover the wrists to prevent the shedding of skin cells into the opened body cavity, petri dishes, or sterile media.
The non-sterile person opens the sterile instrument package without touching the inner surface, so that the sterile person can remove the tool aseptically. Lastly, the non-sterile technician euthanizes the animal, places the carcass on the paper towels and completely soaks it with 70% alcohol, so that the sterile person can begin the harvest.
First, we will review the extraction of abdominal organs, including the spleen, liver, kidneys, ovaries, and testes.
Using a set of sterile scissors and forceps make a horizontal cut in the skin just anterior to the prepuce in males and the pelvic bone in females. Avoid cutting through the abdominal musculature. Next, place your thumb under the cut and grasp the cranial edge of the cut. Using the other hand, securely hold the hind limbs and tail, while pulling the skin toward the head. The skin will tear away from the body just above the hind limbs, and can be turned inside out over the head and forelegs. This effectively removes hair contaminants that might interfere with the sterile organ harvest. Then, soak the body again with 70% alcohol and remove the superficial pair of gloves, which are no longer sterile. Also discard all the instruments that were used on the skin.
To harvest the spleen, position the body in right lateral recumbency. The spleen should be visible through the abdominal muscle. Use scissors to make a cut directly over the spleen, and gently retract the organ from the body cavity. Cut all the attachments between the spleen and the stomach and pancreatic tissue, but avoid puncturing or tearing the organ.
To harvest all other abdominal organs, place the body in dorsal recumbency. Then, lift and cut away the abdominal muscle leaving an oval opening directly over the abdominal cavity. To harvest the liver, reflect the organ caudally away from the diaphragm. Now use scissors to carefully sever any membranes between the two structures. Next, make a cut perpendicular to the spine through the blood vessels. Then lift the liver and reflect it toward the diaphragm to visualize the attachments beneath it. There will be thin membranes attaching the smaller liver lobes to the stomach and small intestine. Grasp the fibrous node in the center of the liver on the underside and lift the organ to find all the attachments. Now separate the organ from the underlying tissues. Note that the liver is fragile and can be easily punctured resulting in excessive release of blood. Therefore, it must be handled carefully.
To harvest the kidneys, push the intestines to the left to expose the right kidney or to the right to expose the left kidney. Now use the forceps blades to grasp beneath the kidney and using scissors cut under the forceps, removing the organ from the body.
To harvest the ovaries, move the intestines cranially to visualize the uterus. Follow the left and the right uterine horns to the ovaries. These are small organs and in older animals they may be imbedded in fat. Slide the forceps under the ovary to isolate it from the body and cut it free from the fat and the fallopian tube.
In males, to remove testes, gently grasp the inguinal fat pad and pull anteriorly. This will pull the testis from the scrotum. Once they become visible, cut the attachments to the scrotum and the vas deferens to free these structures from the body.
Next, let’s learn how to harvest thoracic organs, such as the heart and lungs. The heart and lungs are most easily removed together. To open the thoracic cavity, begin by placing the animal in dorsal recumbency. First, grasp and lift the xiphoid process. Then make a cut through the abdominal muscle just caudal to the ribs. Extend the cut along the lower curve of the rib cage on both sides, exposing the diaphragm.
Next, puncture the diaphragm by making a small cut in the rib cage at the most lateral point possible on each side. Then, cut the diaphragm away from the ribs. Now lift the ribs at the xiphoid to visualize the thoracic organs. Extend the lateral cut to the top of the sternum on both sides to open the chest. Then place the forceps perpendicular to the trachea and grasp the windpipe firmly. Now, using scissors, make a perpendicular cut just anterior to the forceps. This should sever the trachea and the esophagus. Without loosening the grip on the trachea, lift it up caudally and snip any attachments of the lungs to the spinal surface in the rib cage. Continue until you are able to lift the heart and lungs free of the chest cavity.
To remove just the heart, lift the organ and carefully cut through the pericardial sac. Next, hold the aorta with the forceps and make a cut distal to the forceps. Then sever the anterior vena cava, pulmonary arteries, and veins. After that, you should be able to lift the heart free of the thoracic cavity.
Now, let’s review the procedure of harvesting the brain using aseptic technique. In instances where the brain is the only organ to be collected, the prepping steps are the same.
To start the harvest, saturate the body with alcohol, and strip the skin from the body as before — up and over the skull. This allows for everything to be sterile from this point forward. Then, saturate the animal again with alcohol, remove the outer gloves and discard the instruments used on the skin. Now make a cut at the nape of the neck and extend it along the midline from the dorsal cervical area to the tip of the nose.
Now, using a dedicated pair of sterile brain harvest scissors, make a cut through the spine at the base of the skull. To open the cranium, place the point of the scissors in the foramen magnum and cut along the midline. Note that during this brain harvesting procedure, one hand is considered non-sterile as it grasps the skin from the skull reflected beneath the chin to stabilize the head, while the sterile hand is being used to cut the skull. After that, use the flat edge of the scissor blade to lever the parietal bones away from the brain. And using the spatula, carefully disrupt the nerve attachments at the brain stem and the optic chiasm beneath the brain. Lastly, slide the closed forceps anteriorly and break the attachments at the olfactory bulbs. And the brain can then be dropped from the skull directly into the sterile media.
Now that we’ve reviewed the essentials of sterile tissue harvest, let’s discuss some of the many uses of this procedure in biomedical research.
Neural stem researchers use sterile harvesting technique to extract tissue from mouse neonatal brain, to grow these cells in vitro. This allows them to study the role of neural stem cells in development, and cancer progression.
Another active area of research that involves tissue harvest is metabolic profiling, which involves studying tissue physiology by analyzing the different metabolites in a sample. In this example, scientists, using aseptic technique, collected liver biopsies from wild type and germ-free mice and used nuclear magnetic resonance spectroscopy, or NMR, to elucidate the difference in the liver metabolic profile of the two animal populations.
Lastly, immunologists often perform sterile tissue harvest to study the spread of infection. In this particular experiment, researchers performed intratracheal injection of bacteria Pseudomonas aeruginosa to induce chronic lung infection. Following that, animals were euthanized and lungs were extracted using aseptic technique to determine the bacterial load at 3, 7, 14, and 28 days post-infection.
You’ve just watched JoVE’s video on harvesting tissues from lab animals using aseptic technique. You should now have a better sense of the steps you need to take to ensure that sterility is maintained throughout the harvest. And you should be able to extract the abdominal and thoracic organs, and brains from these animals without causing any damage to the tissue. As always, thanks for watching!
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