Методическая статья

Порядок эксплуатации и биоизоляции помещения для лабораторных мышей с природным микробиомом: процедура иммунофенотипирования

DOI:

10.3791/67100

13 декабря 2024 г.

1BIH QUEST Center for Responsible Research, Berlin Institute of Health (BIH) at Charité - Universitätsmedizin Berlin, 2German Federal Institute for Risk Assessment (BfR), German Centre for the Protection of Laboratory Animals (Bf3R), 3Institute of Microbiology, Infectious Diseases and Immunology, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 4Experimental and Clinical Research Center (ECRC) & Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), 5Department of Experimental Neurology, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, Klinik und Hochschulambulanz für Neurologie, 6Center for Stroke Research Berlin, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 7Einstein Center for Neuroscience, 8German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Berlin, 9Department of Neuropathology, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 10Cluster of Excellence, NeuroCure, 11German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) Berlin, 12Department of Hepatology and Gastroenterology, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 13Institute of Animal Welfare, Animal Behavior and Laboratory Animal Science, Freie Universität Berlin, 14Forschungseinrichtungen für Experimentelle Medizin/FEM, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 15Department of Pediatric Respiratory Medicine, Immunology and Critical Care Medicine, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 16German Center for Lung Research (DZL), associated partner site, Berlin, 17Department of Infectious Diseases, Respiratory Medicine and Critical Care, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 18Division of Toxicology, Institute of Clinical Pharmacology and Toxicology, Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 19Institute of Immunology, Charité-Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 20German Cancer Research Center, 21German Cancer Consortium, partner site Berlin, 22Department of Radiology (including Pediatric Radiology), Charité - Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, 23Department of Microbiome Research, University Hospital Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 24Department of Medicine II, Faculty of Medicine, Medical Center - University of Freiburg

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этой статье мы опишем структуру и рабочие процедуры, в том числе меры по сдерживанию микроорганизмов в учреждении для «диких мышей», используя в качестве примера забор крови для иммунофенотипирования.

Аннотация

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Использование лабораторных мышей с природным микробиомом, таких как «мыши одичалых», является перспективным исследовательским инструментом как для фундаментальной, так и для прикладной науки благодаря их близкому сходству с человеческим суперорганизмом. Тем не менее, разведение и содержание этих мышей, которые являются носителями разнообразного микробиома, включая бактерии, вирусы и паразитов, создают значительные проблемы для животноводческих учреждений в исследовательских институтах. Для решения этих проблем была разработана концепция специализированного объекта для размещения «мышей одичалых» в Charité - Universitätsmedizin Berlin. Этот подход включал в себя проектирование объекта с особыми структурными особенностями и операционными протоколами для эффективного сдерживания естественного микробиома, тем самым защищая районы с более высокими стандартами гигиены.

Демонстрируется методология забора крови как у указанных мышей без патогенов (SPF), так и у мышей типа «одичалый» для иммунофенотипирования, что подчеркивает рабочий процесс и меры биосдерживания, реализованные в учреждении. Замечательные результаты показывают, что у «одичалых мышей», подвергшихся воздействию естественного микробиома, развиваются различные иммунные клеточные популяции, которые значительно сокращаются у мышей, разводимых и содержащихся в строгих гигиенических условиях.

Значение этого исследования заключается в его потенциале для предоставления исследователям доступа к мышам, которые обладают естественным микробиомом и зрелой иммунной системой, аналогичной иммунной системе взрослого человека. Такой подход может повысить переносимость доклинических результатов в клиническую практику, тем самым продвигая область биомедицинских исследований.

Введение

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эксперименты на мышах по-прежнему необходимы в фундаментальной и прикладной науке, такой как доклинические и токсикологические исследования. Тем не менее, стандартизация гигиены в лабораторных условиях, направленная на снижение биологического шума и минимизацию изменчивости экспериментальных результатов, привела к исключению естественной микробиоты в значительной степени. Таким образом, условия, в которых рождаются и содержатся гигиенически стандартизированные, свободные от патогенов (SPF) лабораторные мыши, отличаются от реальных условий, в которых обычно находятся люди и животные. Это несоответствие между лабораторными условиями и природной средой, в которой протекают болезни человека, приводит к «ошибке стандартизации»: предположению, что минимизация вариаций в экспериментальных условиях улучшает трансляционные результаты. Однако в действительности это ограничивает биологическую значимость выводов 1,2. Например, исследования показали, что отсутствие микробного разнообразия и разнообразия окружающей среды у мышей с SPF может привести к недоразвитию иммунной системы, что подрывает достоверность иммунологических и доклиническихисследований.

Было предложено несколько подходов для решения проблемы биологической изменчивости в мышиных моделях, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения, включая совместное проживание с дикими мышами и мышами из зоомагазинов 3,4,5,6,7,8, последовательное воздействие комменсалов9, содержание животных в уличных вольерах10 или на подстилке от крупных животных11 и трансплантацию фекалий от диких мышей12. Многообещающей новой моделью мышей для доклинических и токсикологических исследований является модель «Одичалых мышей», которая состоит из стандартных лабораторных линий мышей, несущих естественный микробиом13. Эти «мыши одичалые» создаются путем трансплантации эмбрионов лабораторных линий мышей мышам, пойманным в дикой природе. Во время рождения лабораторные линии мышей приобретают естественный микробиом своих суррогатных матерей, имитируя естественную инокуляцию, которая происходит во время родову человека. «Одичалых мышей» можно разводить так же, как и любую другую лабораторную линию мышей, при этом их естественный микробиом сохраняется из поколения в поколение.

«Мыши-одичалые» являются носителями разнообразной микробиоты, включая бактерии, вирусы и паразитов, которые обычно исключены из помещений для мышей с SPF. Следовательно, поддержание естественного микробиома в исследовательских центрах сопряжено с проблемами, поскольку эти микробы должны содержаться без ущерба для общих гигиенических стандартов SPF.

В Университетской клинике Шарите в Берлине был создан специальный центр для «Одичалых мышей», отделенный от зон SPF строгими мерами биоизоляции. Объект включает в себя помещения для разведения и экспериментов, гарантируя, что естественный микробиом «мышей одичалых» поддерживается, в то время как зоны SPF находятся под защитой (Рисунок 1).

Пары-основатели колонии Шарите были завезены из колонии мышей «Уайлдинг», созданной при Отделении исследований микробиома Университетской клиники Эрлангена, Университет Фридриха-Александра Эрлангена-Нюрнберга (FAU), Германия. Они снабжаются санитарным сертификатом и контролируются с помощью расширенной панели на предмет зоонозных патогенов перед импортом основателей колонии. Стражи будут использоваться для мониторинга микробиома с течением времени. И SPF, и «Одичалые мыши» содержатся в одинаковых условиях. Мышей разводят и содержат преимущественно в индивидуально вентилируемых клетках (НПВ) типа II типа длинными группами по пять мышей. Температура внутри помещения составляет 22 °C, а цикл света/темноты составляет 12 часов. Мыши получают стандартную зерновую воду и воду из-под крана. Стерилизация подстилки и предметов обогащения не нужна для «одичалых мышей». Тем не менее, автоклавирование этих предметов предотвращает путаницу материалов в зонах, где содержатся мыши с SPF.

В этом протоколе демонстрируются процедуры иммунофенотипирования как для SPF, так и для мышей «Одичалых», подчеркивая строгие протоколы сдерживания микроорганизмов на объекте «Мыши-одичалые». Эти меры обеспечивают целостность среды с SPF, обеспечивая при этом преимущества работы с мышами, несущими естественный микробиом.

figure-introduction-1
Рисунок 1: Схема помещения для мышей одичалых. E1 = доступ к объекту. Стрелками обозначен маршрут входа на объект. E2 = доступ к кабине с ламинарным потоком воздуха снаружи объекта. PA = шлюзовая камера для персонала с воздушным душем. AS = воздушный душ. R1, R2 = комнаты для разведения одичалых мышей. R3 = помещение для содержания мышей Уайлдинга. R4 = помещение для содержания мышей с SPF. PR1 = процедурный кабинет для мышей с SPF. PR2 = процедурный кабинет для мышей одичалых. SB = стерильный рабочий стол. EE = аварийные выходы. CR = раздевалка перед кабиной LAF. LAF = кабина с ламинарным воздушным потоком для вмешательств под защитным потоком воздуха. А = автоклав. ER = аппаратная. Зелеными стрелками обозначены маршруты, доступные при работе с SPF-животными, а желтыми стрелками обозначены пути, доступные для работы с мышами-одичалыми после принятия воздушного душа. Синие стрелки указывают на доступ только для персонала животноводческого хозяйства. Красной линией отмечена стеклянная стена внутри кабины LAF, которая делит пространство на две секции, доступ к которым можно получить либо из E1 через PR2, либо из E2 через CR. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Протокол

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Установка для «диких мышей» и процедуры с участием живых животных были одобрены ответственным государственным ведомством по экспериментам на животных «Landesamt für Gesundheit und Soziales Berlin» (LAGeSo). Наиболее важные этапы протокола обобщены на рисунке 2.

1. Получение доступа к объекту Wilding

  1. Получите личное представление о процедурах эксплуатации и биоизоляции объекта от ответственного сотрудника по защите животных.
  2. Получите ключ транспондера для входа в учреждение для «Одичалых мышей» и забронируйте процедурные кабинеты через систему онлайн-бронирования.

2. Вход в объект для "Одичалых мышей"

  1. Сдайте одежду на хранение в раздевалку.
  2. Переоденьтесь в местную одежду: брюки, касак и одноразовые бахилы (рисунок 3).

3. Забор крови у мышей с SPF в зоне SPF

  1. Переведите SPF-мышей (самцов и самок, 8-20 недель) из помещения, где они содержатся (R4), в процедурный кабинет для SPF-животных (PR1) в закрытой клетке IVC.
  2. Включите стенд с ламинарным потоком и продезинфицируйте рабочую поверхность с помощью этанола с содержанием 70%. Работа внутри верстака.
  3. Осмотрите капиллярные трубки на предмет сломанных или сколотых участков, чтобы избежать повышенного риска поломки или повреждения.
  4. Под кратковременной общей анестезией изофлураном (индукция на 5% изофлуране в обогащенном кислородом медицинском воздухе с последующим введением 1,5%-2,0% для поддержания), после потери рефлекса отмены педали (на что указывает защемление пальцев ног) сжимают вены шеи мышей, захватывая загривок шеи.
  5. Одной рукой закрепите голову животного большим и указательным пальцами. Вставьте свежий капилляр в медиальный кантус глаза под углом 45°. Убедитесь, что капилляр расположен между глазным яблоком и костной орбитой глаза.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Во избежание травм не позволяйте кончику капиллярной трубки касаться поверхности глаза.
  6. Введите капилляр через мембрану пазухи мягким осевым вращательным движением. Продолжайте вращать трубку в задней части глазницы до тех пор, пока не начнет течь кровь. Соберите не менее 15 мкл крови в пробирку для сбора крови, содержащую этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) (примерно 1 капля).
  7. Перед удалением капилляра ослабьте хватку на загривке, чтобы свести к минимуму кровотечение в ткани. Чтобы обеспечить хороший гемостаз, используйте чистую марлевую салфетку или тампон, чтобы остановить кровотечение.
  8. Слегка поверните трубку, чтобы смешать кровь и ЭДТА. Не встряхивайте трубку. Храните образец крови на льду.
  9. Продезинфицируйте рабочую поверхность и выключите стенд ламинарного потока. Верните SPF-мышей в закрытом IVC в помещение SPF (R4).

4. Вход в зону для "Одичалых мышей"

  1. Снимите обувь и носки в прихожей воздушного душа (ПА). Наденьте носки и средства индивидуальной защиты (СИЗ) для всего тела, состоящие из комбинезона Tyvek, сетки для волос, при необходимости, хлопчатобумажных перчаток, нитриловых перчаток и масок для лица (Рисунок 3).
  2. Входите в воздушный душ в носках через клейкое напольное покрытие. Во время принятия воздушного душа поднимите руки и выполните поворот на 360°.
  3. Выйдите из воздушного душа и наденьте обувь с другой стороны.

5. Забор крови у «Диких мышей»

  1. Перенос «мышей одичалых» (самцов и самок, 8 - 20 недель) из помещения, где они содержатся (R3) в закрытой клетке IVC, в процедурный кабинет (PR2).
  2. Включите стенд с ламинарным потоком и продезинфицируйте поверхность рабочего места.
  3. Следуйте процедурам, описанным для отбора проб у мышей с SPF в разделе 3, шаги 2-8.
  4. После завершения забора крови смените перчатки. Продезинфицируйте все материалы и поверхности. Выключите стенд ламинарного потока.

6. Экспорт образцов крови из зоны "Одичалые мыши" через шкаф ламинарного потока воздуха (LAF)

ПРИМЕЧАНИЕ: Процедурный кабинет (PR2) содержит шкаф LAF, который служит материальным замком и стерильным операционным кабинетом. Образцы выводятся через кабину LAF. Внутрь зоны Одичалых можно попасть как изнутри (через E1 и PR2), так и снаружи (через E2 и CR) и разделено посередине стеклянной стеной с раздвижной дверью (рис. 1). Для экспорта материалов требуется два человека: Человек 1 (внутри зоны Одичалых [через PR2]) выполнит шаги 6.1 и 6.2. Человек 2 (за пределами зоны Одичалых [через E2]) выполнит шаги 6.3-6.5.

  1. Продезинфицируйте контейнеры с образцами. Извлеките контейнеры с образцами через раздвижную дверцу в стеклянной стене кабины LAF.
  2. После завершения передачи контейнеров с пробами лицу 2 получить защитную одежду от лица 2 (носит защитную одежду в халатном замке кабины) с другой стороны кабины ЛАФ и утилизировать ее. Продезинфицируйте все поверхности.
  3. Наденьте защитную одежду в LAF доступа перед кабиной LAF ( CR, рисунок 1).
  4. Бесконтактно принимайте продезинфицированные контейнеры с образцами из зоны Wildling через раздвижную дверь в стеклянной стене кабины LAF.
  5. Снимите защитную одежду и пропустите ее через раздвижную дверь во внутреннюю зону кабины LAF для утилизации.

7. Выход из объекта для "Одичалых мышей"

  1. Оставьте одноразовые комбинезоны и обувь внутри помещения. Выбросьте сетку для волос, резиновые перчатки и маску для лица.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Обувь и комбинезон можно использовать повторно.
  2. Входите в воздушный душ сразу в зону носков. Поднимите руки и выполните поворот на 360° под воздушным душем.
  3. Выйдите из воздушного душа и положите носки в сборщик белья. Наденьте носки и обувь и одноразовые бахилы. Место хранения одежды в раздевалке в сборщике белья. Переодевание в раздевалке

8. Обработка и анализ образцов крови

  1. Принесите образцы крови в лабораторию.
    1. Приготовьте коктейль для окрашивания фторконъюгированных антител: Для каждого образца добавьте 0,25 мкл антимышиного CD45 Alexa Fluor 700, 0,25 мкл мышиной цепи TCR-β Brilliant Violet 605, 0,25 мкл антимышиного CD4 APC, 0,25 мкл антимышиного CD8 Brilliant Violet 785, 0,25 мкл антимышиного CD44 FITC и 0,25 мкл мышиного антитела CD62L PerCP/Cyanine5.5 к 50 мкл буфера для проточной цитометрии (фосфатно-солевой буфер, 2 мМ ЭДТА, 0,1% бычьего сывороточного альбумина, 4 °C). Держите в темноте на льду до шага 8.8.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используемые флуорофоры могут быть адаптированы к конфигурации проточного цитометра, который будет использоваться для сбора образцов.
  2. Продезинфицируйте пробирки для сбора крови. Добавьте 2 мл буфера для проточной цитометрии ледяного потока в полистирольную пробирку объемом 5 мл с круглым дном. Поставьте трубку на лед.
  3. Откройте пробирку для забора крови. Добавьте 10 мкл крови в пробирку, содержащую буфер проточной цитометрии и пульсовый вихрь.
  4. Вращайте при 400 x g в течение 5 минут при 4 °C.
  5. Аспирируйте надосадочную жидкость. Добавьте 1 мл буфера для лизиса эритроцитов (RBC), импульсный вихрь и инкубируйте в течение 3 минут при комнатной температуре (RT).
  6. Добавьте 100 мкл 10x PBS. Вращайте при 400 x g в течение 5 минут при 4 °C.
  7. Повторите шаги 8.5-8.6.
  8. Аспирируйте надосадочную жидкость. Добавьте 50 мкл окрашивающего коктейля антител, вортекс и инкубируйте 20 мин на льду в темноте.
  9. Добавьте 1 мл буфера для проточной цитометрии. Вращайте при 400 x g в течение 5 минут при 4 °C.
  10. Аспирируйте надосадочную жидкость. Добавьте 180 мкл буфера для проточной цитометрии.
  11. Добавьте 20 μL SYTOX Blue Dead Cell Stain (конечная концентрация 1:1000) для различения живого и мертвого.
  12. Получите образцы на проточном цитометре и проанализируйте данные с помощью программного обеспечения для сбора данных проточного цитометра или программы анализа данных проточной цитометрии.

Результаты

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

«Дикие мыши» потенциально являются переносчиками микроорганизмов, обычно исключенных из SPF-объектов, что создает проблему для практики животноводства в научно-исследовательских учреждениях, которые поддерживают строгие стандарты гигиены. За последние 4 года ученые и ветеринары из Университетской клиники Шарите в Берлине и Немецкого центра защиты лабораторных животных (Bf3R) разработали установку, предназначенную для мышей с естественным микробиомом, включив в нее строгие меры биосдерживания в рамках совместных усилий (Рисунок 1). Чтобы реализовать этот проект, существующее помещение для мышей подверглось обширной реконструкции, включая установку воздушного душа и кабины с ламинарным потоком воздуха. Зоны, где разводят и содержат мышей типа «одичалый» и мышей с SPF, отделены воздушным душем, и в обеих зонах есть специальные процедурные комнаты. Термостабильный материал покидает зону для «мышей одичалых» только через автоклав, в то время как термолабильные материалы, такие как образцы, могут быть экспортированы через шкаф LAF для дальнейшей обработки в лабораторных помещениях (рис. 2). Строгое соблюдение всех мер биоизоляции имеет важное значение для предотвращения загрязнения помещений, где поддерживаются гигиенические условия SPF (Рисунок 3). В совокупности проектирование и меры по биосдерживанию объекта для «диких мышей» в Charité - Universitätsmedizin Berlin дают ученым возможность проводить исследования на мышах, являющихся носителями естественного микробиома, эффективно предотвращая при этом распространение микроорганизмов в зоны животного комплекса с более высоким уровнем гигиены.

Проточная цитометрия является золотым стандартом метода в клеточной иммунологии и используется для исследования популяций иммунных клеток в крови и тканях в ответ на изменение условий окружающей среды. Например, у взрослого человека в крови циркулирует значительное количество Т-клеток памяти, которые развиваются при воздействии микроорганизмовиз окружающей среды. Здесь проточная цитометрия была использована для зондирования Т-клеток памяти в крови мышей, выведенных и содержащихся в условиях SPF, а также в крови мышей типа «Одичалый» (рис. 4). «Мыши-одичалые», колонизированные природным микробиомом, представляют собой отдельную популяцию Т-клеток памяти. Напротив, у мышей, выведенных и содержащихся в условиях SPF, значительно снижено количество Т-клеток памяти в кровообращении. Следовательно, проточная цитометрия может характеризовать воздействие различных микробных сред на иммунный компартмент. Грануляцию данных можно увеличить за счет включения дополнительных маркеров иммунных клеток. Недавно разработанные подходы в проточной цитометрии, такие как времяпролетная цитометрия (CyTOF) и спектральная проточная цитометрия, позволяют получать информацию о множестве параметров и, таким образом, увеличивать количество (суб)популяций иммунных клеток, которые могут быть количественно определены в одном и том же образце крови и ткани. Кроме того, продукцию клеточных цитокинов также можно оценить с помощью проточной цитометрии, что дает представление о функции клеток в ответ на естественный микробиом.

figure-results-1
Рисунок 2: Рабочий процесс в объекте Wildling. Например, забор крови и обработка образцов, но могут быть заменены другими процедурами, такими как хирургические вмешательства с забором образцов тканей и гистологией. Сокращения см. в пояснениях к рисунку 1 . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-2
Рисунок 3: Сравнение требований к средствам индивидуальной защиты (СИЗ) для зон SPF и Wildling. В зоне SPF (слева) стандартные СИЗ состоят из одного слоя защитной одежды. Напротив, в зоне Одичалых (справа) требуется трехступенчатый процесс использования СИЗ перед входом в воздушный душ: касак (защитное нижнее белье = шаг 1) надевается под комбинезон (шаг 2). Этот дополнительный слой помогает поддерживать гигиену и предотвращать перекрестное загрязнение между зонами. После воздушного душа необходимо надеть обувь, предназначенную для зоны одичалых (шаг 3). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-3
Рисунок 4: Иммунофенотип мышей "Одичалый". Образцы крови самцов SPF-мышей (n = 5 мышей и мышей Wilding (n = 5 мышей) в возрасте 14 недель окрашивали коктейлем флуорофор-конъюгированных антител против CD45, цепи TCR-β, CD4, CD8, CD44 и CD62L. Числа — это отношение родительского ворота ± стандартного отклонения. Стратегия гейтирования показана для SPF-мышей, за исключением двух последних блотов от SPF и "Wildling mice". У мышей типа "Одичалый" центральные и эффекторные Т-клетки памяти увеличены по сравнению с мышами, которые разводились и поддерживались в условиях SPF. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Обсуждение

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мыши с природным микробиомом являются перспективным исследовательским инструментом для фундаментальной и прикладной науки из-за их более близкого сходства с человеческим суперорганизмом 3,9,10,11,12. Попытки включить биологическую сложность в мышиные модели привели к разработке различных подходов, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения 3,7,8,9,10,11,12. «Мыши-одичалые» сочетают в себе преимущества контролируемой лабораторной среды с естественным микробиомом. Такой подход позволяет сохранить стабильность в экспериментальных условиях при сохранении естественного микробного разнообразия, необходимого для изучения сложных биологических взаимодействий. Следовательно, биомедицинские методы лечения, разработанные и испытанные на «мышах одичалых», имеют большой потенциал для успешного внедрения в клиническое применение.

Однако еще предстоит определить, в каких доклинических моделях заболевания «Одичалые мыши» превосходят SPF мышей. Кроме того, мыши с естественным микробиомом являются переносчиками микроорганизмов, таких как высокотрансмиссивные черви, которые обычно исключаются из институциональных учреждений. Таким образом, разведение и работа с этими мышами представляет собой проблему для практики животноводства в научно-исследовательских институтах.

Создание центра для «диких мышей» стало результатом совместных усилий ученых, ветеринаров и должностных лиц Университетской клиники «Шарите», Немецкого центра защиты лабораторных животных (Bf3R) и Университета Фридриха Александра Эрлангена-Нюрнберга (FAU). После разработки концепции объекта существующее помещение для мышей подверглось обширной реконструкции с целью включения в него строгих мер биоизоляции. Объект сертифицирован для проведения операций по биобезопасности уровня 2 (BSL-2) в отношении исследований с патогенами человека.

Здесь описаны операционные процедуры и процедуры биосдерживания в учреждении для «мышей-одичалых» на примере взятия крови для иммунофенотипирования методом проточной цитометрии. Строгое соблюдение мер биосдерживания во время работы в птичнике для «Одичалых мышей» является обязательным для предотвращения распространения микроорганизмов на другие зоны животного хозяйства. Это включает в себя ограничение доступа к объекту как можно меньшим количеством людей, по мнению исследовательской группы. Кроме того, перед получением первоначального доступа на объект требуется обязательное вводное занятие, проводимое сотрудником учреждения по защите животных. Общая информация и Стандартные операционные процедуры (СОП) для работы на объекте Wildling также доступны на внутреннем веб-сайте («Wildling wiki»)14,15.

Во время работы внутри объекта необходимо правильно носить СИЗ. Например, важно следить за тем, чтобы волосы не выходили за пределы сетки для волос, так как яйца паразитов потенциально могут прикрепиться к ней. Если в эксперименте участвуют как мыши «Одичалые», так и SPF-мыши, сначала необходимо обработать SPF-мышей. Зоны для «мышей одичалых» и мышей SPF в учреждении разделены воздушным душем, и каждая зона оборудована специальными процедурными кабинетами. Эти номера можно забронировать через систему онлайн-бронирования, что обеспечивает бесперебойную работу и ограниченное количество людей внутри объекта. В каждом процедурном кабинете одновременно могут работать не более двух человек в каждой процедурной комнате (PR1, PR2, LAF). Исключения составляют эксперименты, требующие дополнительного персонала для обеспечения этичного и квалифицированного выполнения процедур. Мыши перемещаются между помещениями в пределах соответствующих зон в закрытых клетках НПВ, которые могут быть открыты только под стендом для ламинарного потока для обеспечения сдерживания микробов и безопасности труда. Процедурный кабинет в зоне «Дикие мыши» также содержит кабину с ламинарным воздушным потоком (LAF). Эта кабина LAF должна использоваться для вскрытия и хирургии «мышей одичалых», включая перенос эмбрионов. Перенос эмбрионов является критически важной процедурой в контексте «мышей Уайлдинга», поскольку он используется для создания новых моделей «мышей Одичалых». Например, перенос эмбрионов из генетически модифицированных (ГМО) линий мышей в «мышей Wilding» дикого типа используется для создания штаммов Wildling GMO. Кабина LAF также используется для вывоза образцов, что требует согласования с человеком за пределами зоны «Одичалых мышей». Дальнейшая обработка образцов может быть выполнена в соседнем лабораторном пространстве, что позволяет исследователям работать с чувствительными ко времени материалами на месте, ограничивая при этом места, где обрабатываются образцы от «мышей одичалых».

Все остальные материалы должны оставаться внутри объекта «Одичалых» или должны быть подвергнуты автоклавной обработке перед тем, как покинуть объект. После работы все материалы и поверхности дезинфицируются дезинфицирующими средствами, соответствующими условиям BSL2. Людям, которые вошли в объект для «Одичалых мышей», запрещено входить в любой другой объект для животных в тот же день.

Исследования на объекте проводятся в рамках научного консорциума «The Wildling Mouse Model in Health and Disease (Wildling HeaD)», способствующего общению между учеными, работающими с «мышами одичалых», а также обмену методами и опытом. Консорциум поддерживается Responsible PrecliniX в Берлинском институте здравоохранения (BIH) Центром ответственных исследований QUEST, который помогает в процедурах предварительной регистрации исследований на животных, надежном планировании экспериментов и управлении качеством (www.bihealth.org/en/quest/service/service/responsible-preclinix).

Таким образом, было создано современное учреждение, оснащенное строгими мерами биоизоляции, для поддержки безопасных и этичных доклинических исследований. Этот объект облегчает изучение «одичалых мышей», которые являются носителями естественного микробиома, эффективно преодолевая разрыв между контролируемыми лабораторными условиями и реальной микробной средой. Для строительства объекта, подобного описанному, важно отдать приоритет командной науке и междисциплинарному сотрудничеству, используя опыт ученых, ветеринаров и должностных лиц учреждения для обеспечения эффективного проектирования и эксплуатации сред с высоким уровнем биоизоляции. Кроме того, решающее значение имеют внедрение строгих мер биосдерживания, обеспечение всестороннего обучения и разработка четких стандартных операционных процедур (СОП). Создание эффективной коммуникационной структуры, такой как внутренняя вики, а также постоянный мониторинг и проверка экспериментальных условий еще больше повысят эффективность и безопасность объекта при управлении сложными моделями, такими как «мыши Одичалых».

Раскрытие информации

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Благодарности

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Работа выполнена при поддержке программы Charité 3R| Заменить - Уменьшить - Уточнить. S.P.R. была поддержана Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкое научно-исследовательское общество), Emmy Noether-Programm RO 6247/1-1 (проект ID 446316360), DFG SFB1160 IMPATH (проект ID 256073931) и TRR 359 PILOT (проект ID 491676693). S.J. был поддержан Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкое научно-исследовательское общество) JO 1216/2-1 и Немецким обществом рассеянного склероза (DMSG e.V.).

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Alexa Fluor 700 антитело к мышам CD45BioLegend103127Клон 30F-11
Animal ChowAltromin1324
APC антимышиное антитело CD4BioLegend100515Клон RM4-5
Пробирка для сбора кровиGreiner450475MiniCollect K3E, K3EDTA
Бычья сыворотка АльбуминSigma-AldrichA9647-100G
Антитело Brilliant Violet 605 против мыши TCR-beta chainBioLegend109241Клон H57-597
Brilliant Violet 785 антимышиное антитело CD8BioLegend100749клон 53-6.7
КапиллярыHirschmann9000210миникапы Hirschmann, Na-hep
EDTACorning46-034-CI
FITC антимышиное антитело CD44BioLegend103021Клон IM7
PerCP/Cyanine5,5 антитело против мыши CD62LBioLegend104431Клон MEL-14
Фосфатно-солевой буфер Gibco 12579099Gibco
14190094
лизирующий буфер для эритроцитовBioLegend420302
Трубка из полистирола с круглым дномSarstedt55.476.005
SYTOX Blue Dead Cell StainInvitrogenS34852
Tyvek overall (DuPont)Fisher Scientific11371633
(1x)

Ссылки

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Voelkl, B., Wurbel, H., Krzywinski, M., Altman, N. The standardization fallacy. Nat Methods. 18 (1), 5-7 (2021).
  2. Voelkl, B., et al. Reproducibility of animal research in light of biological variation. Nat Rev Neurosci. 21 (7), 384-393 (2020).
  3. Beura, L. K., et al. Normalizing the environment recapitulates adult human immune traits in laboratory mice. Nature. 532 (7600), 512-516 (2016).
  4. Caruso, R., Ono, M., Bunker, M. E., Nunez, G., Inohara, N. Dynamic and asymmetric changes of the microbial communities after cohousing in laboratory mice. Cell Rep. 27 (11), 3401-3412.e3 (2019).
  5. Labuda, J. C., Fong, K. D., Mcsorley, S. J. Cohousing with dirty mice increases the frequency of memory T cells and has variable effects on intracellular bacterial infection. Immunohorizons. 6 (2), 184-190 (2022).
  6. Martin, M. D., et al. Cd115(+) monocytes protect microbially experienced mice against e. Coli-induced sepsis. Cell Rep. 42 (11), 113345(2023).
  7. Burger, S., et al. Natural microbial exposure from the earliest natural time point enhances immune development by expanding immune cell progenitors and mature immune cells. J Immunol. 210 (11), 1740-1751 (2023).
  8. Tabilas, C., et al. Early microbial exposure shapes adult immunity by altering cd8+ t cell development. Proc Natl Acad Sci U S A. 119 (49), e2212548119(2022).
  9. Reese, T. A., et al. Sequential infection with common pathogens promotes human-like immune gene expression and altered vaccine response. Cell Host Microbe. 19 (5), 713-719 (2016).
  10. Leung, J. M., et al. Rapid environmental effects on gut nematode susceptibility in rewilded mice. PLoS Biol. 16 (3), e2004108(2018).
  11. Sbierski-Kind, J., et al. Distinct housing conditions reveal a major impact of adaptive immunity on the course of obesity-induced type 2 diabetes. Front Immunol. 9, 1069(2018).
  12. Rosshart, S. P., et al. Wild mouse gut microbiota promotes host fitness and improves disease resistance. Cell. 171 (5), 1015-1028.e13 (2017).
  13. Rosshart, S. P., et al. Laboratory mice born to wild mice have natural microbiota and model human immune responses. Science. 365 (6452), eaaw4361(2019).
  14. Dirnagl, U., Kurreck, C., Castanos-Velez, E., Bernard, R. Quality management for academic laboratories: Burden or boon? Professional quality management could be very beneficial for academic research but needs to overcome specific caveats. EMBO Rep. 19 (11), e47143(2018).
  15. Dirnagl, U., Kurreck, C., Bernard, R., Przesdzing, I. Premier. , https://premier-qms.org/ (2024).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи