Tutaj opisujemy strukturę i procedury operacyjne, w tym środki powstrzymywania mikroorganizmów w obiekcie dla "dzikich myszy", używając próbki krwi do immunofenotypowania jako przykładu.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj opisujemy strukturę i procedury operacyjne, w tym środki powstrzymywania mikroorganizmów w obiekcie dla "dzikich myszy", używając próbki krwi do immunofenotypowania jako przykładu.
Wykorzystanie myszy laboratoryjnych z naturalnym mikrobiomem, takich jak "Dzikie myszy", oferuje obiecujące narzędzie badawcze zarówno dla nauk podstawowych, jak i stosowanych, ze względu na ich bliskie podobieństwo do ludzkiego superorganizmu. Jednak hodowla i utrzymanie tych myszy, które są siedliskiem zróżnicowanego mikrobiomu, w tym bakterii, wirusów i pasożytów, stanowi poważne wyzwanie dla obiektów hodowli zwierząt w instytucjach badawczych. Aby sprostać tym wyzwaniom, opracowano specjalistyczną koncepcję obiektu, w którym trzymane są "dzikie myszy" na Charité - Universitätsmedizin Berlin. Podejście to polegało na zaprojektowaniu obiektu o określonych cechach konstrukcyjnych i protokołach operacyjnych, aby skutecznie powstrzymać naturalny mikrobiom, chroniąc w ten sposób obszary o wyższych standardach higieny.
Metodologia pobierania próbek krwi zarówno od określonych myszy wolnych od patogenów (SPF), jak i "dzikich myszy" do immunofenotypowania, podkreślając przepływ pracy i środki biohermetyczności wdrożone w obiekcie. Niezwykłe wyniki pokazują, że "dzikie myszy" wystawione na działanie naturalnego mikrobiomu rozwijają odrębne populacje komórek odpornościowych, które są znacznie zmniejszone u myszy hodowanych i utrzymywanych w rygorystycznych warunkach higienicznych.
Znaczenie tego badania polega na jego potencjale do zapewnienia badaczom dostępu do myszy, które posiadają naturalny mikrobiom i dojrzały układ odpornościowy podobny do dorosłego człowieka. Podejście to może zwiększyć możliwości przełożenia wyników badań przedklinicznych na praktykę kliniczną, przyczyniając się tym samym do rozwoju badań biomedycznych.
Eksperymenty na myszach są nadal niezbędne w nauce podstawowej i stosowanej, takiej jak badania przedkliniczne i toksykologiczne. Jednak standaryzacja higieny w środowiskach laboratoryjnych, mająca na celu redukcję szumu biologicznego i minimalizację zmienności wyników eksperymentalnych, doprowadziła w dużej mierze do wyeliminowania naturalnej mikrobioty. W związku z tym warunki, w których rodzą się i są utrzymywane higienicznie standaryzowane myszy laboratoryjne wolne od określonych patogenów (SPF), różnią się od rzeczywistych warunków, na które normalnie narażeni są ludzie i zwierzęta. Ta niezgodność między warunkami laboratoryjnymi a naturalnym środowiskiem, w którym występują ludzkie choroby, prowadzi do tzw. „błędu standaryzacji”: założenia, że minimalizacja zmienności warunków eksperymentalnych poprawia wyniki translacyjne. W rzeczywistości ogranicza to jednak biologiczną istotność odkryć1,2. Na przykład badania wykazały, że brak różnorodności mikrobiologicznej i środowiskowej u myszy SPF może skutkować niedorozwojem układu odpornościowego, co podważa wiarygodność badań immunologicznych i przedklinicznych3.
Zaproponowano kilka podejść w celu ograniczenia zmienności biologicznej w modelach mysich, z których każde posiada własne zalety i ograniczenia; obejmują one m.in. wspólne kwaterowanie z myszami dzikimi i myszami ze sklepów zoologicznych3,4,5,6,7,8, sekwencyjną ekspozycję na komensale9, utrzymywanie zwierząt w zewnętrznych wybiegach10 lub na ściółce pochodzącej od dużych zwierząt11 oraz przeszczepy kału od myszy dzikich12. Obiecującym nowym modelem mysim w badaniach przedklinicznych i toksykologicznych jest model „myszy Wildling”, który składa się ze standardowych szczepów myszy laboratoryjnych posiadających naturalny mikrobiom13. „Myszy Wildling” są uzyskiwane poprzez przeszczepianie embrionów ze szczepów myszy laboratoryjnych do myszy odłowionych w naturze. Podczas narodzin szczepy myszy laboratoryjnych przejmują naturalny mikrobiom swoich matek zastępczych, co naśladuje naturalną inokulację zachodzącą podczas porodu u ludzi13. „Myszy Wildling” można rozmnażać jak każdy inny szczep myszy laboratoryjnych, przy czym ich naturalny mikrobiom jest zachowywany w kolejnych pokoleniach.
„Myszy dzikie” (wildling mice) są nosicielami zróżnicowanej mikrobioty – w tym bakterii, wirusów i pasożytów – które są zazwyczaj wykluczane z hodowli myszy SPF. W związku z tym utrzymanie naturalnego mikrobiomu w placówkach badawczych stanowi wyzwanie, ponieważ mikroby te muszą być izolowane bez naruszania ogólnych standardów higieny SPF.
W Charité - Universitätsmedizin Berlin utworzono specjalistyczny ośrodek dla „myszy Wildling”, oddzielony od obszarów SPF rygorystycznymi środkami bioasekuracyjnymi. Obiekt obejmuje pomieszczenia hodowlane i doświadczalne, co zapewnia utrzymanie naturalnego mikrobiomu „myszy Wildling” przy jednoczesnej ochronie obszarów SPF (Rycina 1).
Pary założycielskie kolonii w Charité zostały sprowadzone z kolonii „Wilding mice”, utworzonej w Departamencie Badań nad Mikrobiomem w Szpitalu Uniwersyteckim w Erlangen na Uniwersytecie Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) w Niemczech. Zostaną one dostarczone wraz z certyfikatem zdrowia i poddane monitorowaniu za pomocą rozszerzonego panelu w kierunku patogenów zoonotycznych przed importem założycieli kolonii. Do monitorowania mikrobiomu w czasie wykorzystywane będą zwierzęta strażnicze (sentinele). Zarówno myszy SPF, jak i „Wildling mice” są utrzymywane w tych samych warunkach. Myszy są rozrodzone i utrzymywane preferencyjnie w indywidualnie wentylowanych klatkach (IVC) typu II long w grupach po pięć myszy. Temperatura w obiekcie wynosi 22 °C, a cykl światło/ciemność trwa 12 h. Myszy otrzymują standardową paszę zbożową oraz wodę z kranu. Sterylizacja ściółki i elementów wzbogacających środowisko nie jest konieczna w przypadku myszy „Wildling mice”. Jednakże autoklawowanie tych przedmiotów zapobiega pomieszaniu materiałów w obszarach, w których utrzymywane są mysze SPF.
W niniejszym protokole zaprezentowano procedury immunofenotypowania zarówno dla myszy SPF, jak i „myszy Wildling”, podkreślając rygorystyczne protokoły ograniczania rozprzestrzeniania się drobnoustrojów w placówce dla „myszy Wildling”. Środki te zapewniają integralność środowisk SPF, umożliwiając jednocześnie korzystanie z zalet pracy z myszami posiadającymi naturalny mikrobiom.

Rysunek 1: Układ zaplecza dla myszy typu Wildling. E1 = wejście do obiektu. Strzałki wskazują drogę wejścia do obiektu. E2 = dostęp do kabiny z laminarnym przepływem powietrza z zewnątrz obiektu. PA = śluza personelu z prysznicem powietrznym. AS = prysznic powietrzny. R1, R2 = pomieszczenia do hodowli myszy typu Wildling. R3 = pomieszczenie do utrzymywania myszy typu Wildling. R4 = pomieszczenie do utrzymywania myszy SPF. PR1 = pomieszczenie zabiegowe dla myszy SPF. PR2 = pomieszczenie zabiegowe dla myszy typu Wildling. SB = sterylny stół roboczy. EE = wyjścia ewakuacyjne. CR = szatnia przed kabiną LAF. LAF = kabina z laminarnym przepływem powietrza do interwencji w warunkach ochronnego przepływu powietrza. A = autoklaw. ER = pomieszczenie sprzętowe. Zielone strzałki reprezentują drogi dostępne podczas pracy ze zwierzętami SPF, a żółte strzałki wskazują ścieżki dostępne podczas pracy z myszami typu Wildling po skorzystaniu z prysznica powietrznego. Niebieskie strzałki wskazują dostęp wyłącznie dla personelu opiekuńczego. Czerwona linia oznacza szklaną ścianę wewnątrz kabiny LAF, która dzieli przestrzeń na dwie sekcje, do których można dostać się albo z E1 przez PR2, albo z E2 przez CR. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obiekt do "dzikich myszy" i procedury z udziałem żywych zwierząt zostały zatwierdzone przez odpowiedzialne biuro państwowe ds. eksperymentów na zwierzętach, "Landesamt für Gesundheit und Soziales Berlin" (LAGeSo). Najważniejsze kroki protokołu są podsumowane w Rysunek 2.
1. Uzyskanie dostępu do obiektu Wilding
2. Wejście do placówki dla "Dzikich myszy"
3. Pobieranie próbek krwi od myszy SPF w obszarze SPF
4. Wejście do obszaru dla "Dzikich myszy"
5. Pobieranie próbek krwi od "dzikich myszy"
6. Eksport próbek krwi z obszaru "Dzikie myszy" za pomocą szafki z laminarnym przepływem powietrza (LAF)
UWAGA: Sala zabiegowa (PR2) zawiera szafkę LAF, która służy jako zamek materiałowy i sterylne pomieszczenie interwencyjne. Próbki są przenoszone przez kabinę LAF. Wnętrze jest dostępne zarówno od wewnątrz (przez E1 i PR2), jak i na zewnątrz (przez E2 i CR) obszar Wildling i jest podzielony pośrodku szklaną ścianą z przesuwanymi drzwiami (Rysunek 1). Do eksportu materiałów potrzebne są dwie osoby: Osoba 1 (wewnątrz obszaru Wildling [via PR2]) wykona kroki 6.1 i 6.2. Osoba 2 (poza obszarem Dzikich [przez E2]) wykona kroki 6.3-6.5.
7. Wyjście z placówki dla "Dzikich myszy"
8. Przetwarzanie i analiza próbek krwi
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
„Myszy dzikie” (wilding mice) mogą być nosicielami mikroorganizmów zazwyczaj wykluczanych z obiektów SPF, co stanowi wyzwanie dla praktyk chowu zwierząt w instytucjach badawczych przestrzegających rygorystycznych norm higienicznych. W ciągu ostatnich 4 lat naukowcy i lekarze weterynarii z Charité - Universitätsmedizin Berlin oraz Niemieckiego Centrum Ochrony Zwierząt Laboratoryjnych (Bf3R) w ramach wspólnego przedsięwzięcia opracowali zaplecze przeznaczone dla myszy z naturalnym mikrobiomem, wdrażając rygorystyczne środk...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Myszy z naturalnym mikrobiomem są obiecującym narzędziem badawczym dla nauk podstawowych i stosowanych ze względu na ich bliższe podobieństwo do ludzkiego superorganizmu 3,9,10,11,12. Próby włączenia złożoności biologicznej do modeli mysich doprowadziły do opracowania różnych podejść, z których każde ma swoje zalety i ograniczenia<...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Ta praca była wspierana przez Charité 3R| S.P.R. był wspierany przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Niemiecka Fundacja Badawcza) Emmy Noether-Programm RO 6247/1-1 (numer projektu 446316360), DFG SFB1160 IMPATH (numer projektu 256073931) oraz TRR 359 PILOT (numer projektu 491676693). S.J. był wspierany przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Niemiecka Fundacja Badawcza) JO 1216/2-1 oraz Niemieckie Towarzystwo Stwardnienia Rozsianego (DMSG e.V.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 700 przeciwciało anty-mysie CD45 | BioLegend | 103127 | Clone 30F-11 |
| Animal Chow | Altromin | 1324 | |
| APC przeciwciało anty-mysie CD4 | BioLegend | 100515 | Clone RM4-5 |
| Probówka do pobierania krwi | Greiner | 450475 | MiniCollect K3E, K3EDTA |
| Albumina surowicy bydlęcej | Sigma-Aldrich | A9647-100G | |
| Przeciwciało przeciw mysim łańcuchowi TCR-beta Brilliant Violet 605 | BioLegend | 109241 | Clone H57-597 |
| Przeciwciało anty-mysie CD8 Brilliant Violet 785 | Włosowate | ||
| Hirschmann | 9000210 | Hirschmann Minicaps, Na-hep | |
| EDTA | Przeciwciało | ||
| anty-mysie CD44 FITC | BioLegend | 103021 | Clone IM7 |
| PerCP/Cyjanine5.5 przeciwciało anty-mysie CD62L | BioLegend | 104431 | Clone MEL-14 |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (10x) | Gibco | 12579099 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (1x) | Bufor lizujący RBC Gibco | 14190094 | |
| BioLegend | 420302 | ||
| Rurka z polistyrenu z okrągłym dnem | Sarstedt | 55.476.005 | |
| SYTOX Niebieska plama martwych komórek | Invitrogen | S34852 | |
| Kombinezon Tyvek (DuPont) | Fisher Scientific | 11371633 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.