Avaliação Terapêutica do Transplante de Microbiota Fecal em um Modelo de Camundongo deficiente interleucina
6 de abril de 2022
A interação da suscetibilidade genética, imunidade mucosa e ambiente microecológico intestinal está envolvida na patogênese da doença inflamatória intestinal (DII). Neste estudo, aplicamos o transplante de microbiota fecal em camundongos deficientes de IL-10 e investigamos seu impacto na inflamação cólon e na função cardíaca.
Três experimentos clínicos sugeriram que o transplante de microbiota fecal carrega o potencial terapêutico para uma série de doenças humanas. Outros estudos mecanísticos ajudarão a trazer FMT de banco para cabeceira. Este método adota gavage oral para a rota de entrega, permitindo uma entrega de volume mais precisa e a rápida absorção.
Requer apenas habilidades técnicas moderadas. Demonstrando o procedimento estará Xioying Zhong, um pesquisador sênior associado do nosso laboratório. Comece preparando toalhas de papel estéreis, fórceps de extremidade contundente e tubos cônicos de 50 mililitros.
Coloque algumas toalhas de papel e fórceps em sacos automáticos separados e autoclave-os a 180 graus Celsius em fogo seco por 30 minutos. Pesar os tubos cônicos estéreis e anotar seu peso nos tubos. Ligue o armário de biossegurança na sala dos animais.
Pegue uma gaiola de rato limpa autoclaved sem qualquer roupa de cama e coloque-a no armário de biossegurança. Retire a tampa e o rack de alimentos e coloque-os dentro do armário. Coloque algumas toalhas de papel estéreis na parte inferior da gaiola e coloque o rack de metal de volta no topo da gaiola.
Identificar a idade combinada com os doadores fecais e colocar a gaiola do rato no armário de biossegurança. Abra a gaiola e pegue delicadamente um rato doador pela cauda e coloque-o no rack de metal em cima da gaiola limpa. Coloque a tampa da gaiola em cima do rack e espere o animal defecar.
Recolhe as pelotas fecais e as coloca em um tubo cônico de 50 mililitros estéreis. Puxe as pelotas por sexo. Pesar novamente o tubo e calcular o peso das pelotas fecais.
Prepare uma solução estéril adicionando solução de 10% glicerol ao soro fisiológico normal. Adicione 10 mililitros desta solução ao tubo cônico para cada grama de pelotas fecais. Homogeneize esta mistura em baixa velocidade três vezes durante 30 segundos usando um homogeneizador de bancada dentro de um capô de fumaça para resuspensar as fezes.
Filtre a suspensão fecal através de duas camadas de gaze de algodão estéril. Armazene o filtrado temporariamente em uma geladeira por até seis horas, ou embale-o em frascos criogênicos estéreis e armazená-lo em um freezer de menos 80 graus. Limpe completamente o homogeneizador ou o liquidificador seguindo um procedimento padrão.
Descongele a suspensão fecal congelada no gelo se usar amostras congeladas. Misture a suspensão fecal descongelada por vórtice. Transfira a suspensão fecal fresca ou descongelar para uma seringa mililitro.
Pesar os ratos e escolher o tamanho certo da agulha de gavage e o volume máximo de dosagem. Teste a agulha de gavage medindo o comprimento da ponta do nariz do mouse até a parte inferior do esterno. Encha a seringa com 10% de glicerol em suspensão salina ou fecal e remova bolhas de ar dentro da seringa e da agulha.
Coloque uma gaiola de rato no armário de biossegurança. Retire a tampa da gaiola de plástico e deixe o rack de metal no lugar. Abra o rack de metal com uma mão.
Pegue um rato pela cauda e coloque-o no rack de metal. Segure o rato pela cauda com uma mão e use o polegar e os dedos médios de outra mão para conter o animal, agarrando a pele sobre os ombros. Estenda suavemente a cabeça do animal para trás e segure a cabeça no lugar com uma mão.
Coloque a agulha de gavage em cima da língua dentro da boca. Avance suavemente ao longo da paleta superior até que a agulha atinja o esôfago. Passe a agulha suavemente em um movimento.
Uma vez que a agulha esteja bem colocada e verificada, administre lentamente o material empurrando a seringa presa à agulha. Depois de dosar, puxe suavemente a agulha para fora. Marque o rato e devolva-o para sua gaiola.
Monitore o animal por cinco a 10 minutos procurando sinais de respiração ou angústia. Monitore os camundongos novamente entre 12 e 24 horas após o transplante de microbiota fecal. O imunoensaio da enzima revelou que o peptídeo natriurético do tipo B foi marcadamente elevado no plasma de camundongos deficientes interleucina.
Um transplante de microbiota fecal saudável atenuou significativamente o aumento dos níveis de peptídeos natriuréticos do tipo B. A ecocardiografia detectou uma diminuição significativa na fração de ejeção do ventrículo esquerdo nos camundongos deficientes interleucina 10 em comparação com os camundongos do tipo selvagem. A redução foi significativamente revogada pelo transplante de microbiota fecal.
Esses achados sugerem que o transplante de microbiota fecal saudável do doador atenuou a colite induzida pelo comprometimento cardíaco. Ao tentar o protocolo, escolher a agulha de gavage certa é essencial. Tubos de alimentação de plástico flexíveis podem ser uma escolha melhor para iniciantes.
Também é importante praticar o manuseio de animais antes do gavage.
Veja a transcrição completa e aceda a milhares de vídeos científicos
Visão Geral
Este estudo investiga o papel do transplante de microbiota fecal (TMF) em camundongos deficientes em IL-10, concentrando-se em seus efeitos sobre a inflamação colônica e a função cardíaca. A pesquisa destaca o potencial terapêutico do TMF para a doença inflamatória intestinal (DII).
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Gastroenterologia
- Imunologia
Contexto
- A doença inflamatória intestinal (DII) envolve suscetibilidade genética e imunidade mucosa.
- O ambiente microecológico intestinal desempenha um papel crucial na patogênese da DII.
- O transplante de microbiota fecal mostrou ser promissor no tratamento de diversas doenças.
- Estudos mecanicistas são essenciais para a transposição do TFM para ambientes clínicos.
Objetivo do Estudo
- Explorar o impacto do TFM na inflamação colônica em camundongos deficientes em IL-10.
- Avaliar os efeitos do TFM na função cardíaca.
- Fornecer insights sobre o potencial terapêutico do TFM para a DII.
Métodos Utilizados
- O transplante de microbiota fecal foi realizado utilizando gavagem oral.
- Ratos deficientes em IL-10 foram utilizados como modelo experimental.
- A inflamação colônica e a função cardíaca foram avaliadas após o transplante.
- Técnicas laboratoriais padrão foram empregadas para análise.
Resultados Principais
- O TFM reduziu significativamente a inflamação colônica em camundongos deficientes em IL-10.
- Melhoras na função cardíaca foram observadas após o TFM.
- O estudo apoia o potencial terapêutico do TFM para DII.
- São necessárias mais pesquisas para compreender os mecanismos subjacentes.
Conclusões
- A TFM mostra potencial como tratamento para doenças inflamatórias intestinais.
- Os resultados destacam a importância do microbioma intestinal na DII.
- Estudos futuros devem focar na tradução desses achados para aplicações em humanos.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O transplante de microbiota fecal (TMF) representa uma abordagem mecanicista para modular as interações entre hospedeiro e microbiota em modelos de doença inflamatória intestinal (DII), oferecendo uma via para reduzir os riscos de hipóteses terapêuticas direcionadas à comunicação entre intestino e sistema imunológico. A demonstração de resgate funcional da disfunção cardíaca em camundongos deficientes em IL-10 fornece confiança preditiva nos efeitos sistêmicos do TMF para além da inflamação colônica local. Isso apoia estratégias de validação de alvos nas quais a modulação do microbioma é avaliada quanto ao seu impacto em múltiplos órgãos em programas pré-clínicos de DII.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite investigar as vias de sinalização entre o microbiota e o hospedeiro implicadas na patogênese da DII e em manifestações extraintestinais.
- Valor Operacional: Oferece um sistema padronizado in vivo para avaliar os resultados funcionais da modulação do microbiota, como biomarcadores cardíacos e fração de ejeção.
- Valor Preditivo: Apoia decisões de prosseguir ou interromper ao associar alterações no microbiota a melhorias fisiológicas mensuráveis em sistemas relevantes para a doença.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Gera resultados quantificáveis (por exemplo, níveis de peptídeo natriurético tipo B, ecocardiografia) para avaliar a recuperação fisiológica mediada pela microbiota.
- Valor Operacional: Estabelece protocolos reprodutíveis para coleta de amostras fecais, preparação de suspensões e administração por gavagem oral em modelos murinos.
- Prontidão do Ensaio: Permite a avaliação escalonável da eficácia da microbiota doador em diferentes origens genéticas ou condições de intervenção.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Demonstra a continuidade translacional da transferência de microbiota para a melhoria funcional em modelos de cardiomiopatia associada à DII.
- Valor Operacional: Permite o monitoramento longitudinal da modulação da doença por meio de imagem não invasiva e rastreamento de biomarcadores após TFM.
- Mitigação de Riscos: Facilita a desmistificação mecanicista ao associar o enxerto microbiano a desfechos fisiológicos downstream.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
A TFM se insere na continuidade entre descoberta e pré-clínica como uma ferramenta para validar hipóteses direcionadas ao microbioma, permitir o desenvolvimento de ensaios para triagem funcional e apoiar a validação translacional em sistemas relevantes para doenças antes da otimização do composto líder.
- Biologia da Descoberta: Testa as relações mecanicistas entre a composição da microbiota e a fisiologia do hospedeiro em modelos genéticos de DII.
- Triagem: Fornece suspensões padronizadas de microbiota para avaliação consistente de preparações terapêuticas de microbiota.
- Análises: Gera dados quantitativos de biomarcadores e de imagem para comparar os efeitos de intervenções entre grupos experimentais.
- Pesquisa Translacional: Conecta a modulação da microbiota a desfechos funcionais pré-clínicos, apoiando decisões de avanço alinhadas a biomarcadores.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma reutilizável para avaliar intervenções baseadas em microbiota em modelos de DII e comorbidades.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista na comunicação microbioima ao demonstrar a recuperação da disfunção cardíaca em modelos de DII.
- Valor Operacional: Garante reprodutibilidade por meio do processamento padronizado de fezes, administração por gavagem e monitoramento pós-transplante.
- Valor Estratégico: Melhora a predição pré-clínica da eficácia sistêmica, reduzindo o risco de falha em estágios avançados de programas direcionados ao microbioma.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de candidatos a microbiota com base na recuperação funcional em múltiplos órgãos.
Considerações de Implementação
- Exige experiência em técnica asséptica, manipulação de animais e procedimentos de gavagem oral.
- Depende do acesso a cabines de segurança biológica, homogeneizadores e capacidades de imagem cardíaca ou ensaios de biomarcadores.
- Necessita padronização na preparação, armazenamento e volumes de dosagem do microbiota doador.
- Envolve considerações de adaptação para diferentes linhagens, idades e modelos de gravidade de doença em camundongos.
- Limitado pela variabilidade no enxerto do microbiota doador e nas respostas específicas do hospedeiro, conforme destacado no protocolo quanto à importância da técnica adequada e do treinamento.
