$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Стерильные мыши являются важным инструментом в репертуаре исследователей микробиома, позволяя анализировать вклад микробиоты в здоровье хозяина и состояние болезни. Стерильные мыши рождаются полностью стерильными и остаются аксеничными в течение всей своей жизни1. Колонизация стерильных мышей специфическими бактериальными штаммами позволяет проводить исследования причинно-следственных связей между этими таксонами и метаболическими, иммунными или другими функциями хозяина 2,3,4,5. Особенно выгодной является возможность «гуманизации» стерильных мышей на уровне микробиоты путем трансплантации фекалий, полученных от доноров-людей, и при размещении в барьерных условиях предотвращать заражение микроорганизмами, полученными от мочи1. Этот подход позволил сделать много важных открытий в области микробиома, например, влияние микробиома кишечника человека на ответ иммунотерапии рака 6,7,8.
Однако, в то время как гуманизированные стерильные мыши бесценны для исследовательских усилий в области микробиома, существует множество ограничений, которые препятствуют более широкой адаптации этого подхода. Стерильных мышей разводят и содержат в полужестких или гибких пленочных больших изоляторах, но функциональные эксперименты требуют установки отдельных мини-изоляторов, причем один мини-изолятор содержит несколько клеток, но только при одном экспериментальном условии. Такой подход с использованием мини-изоляторов увеличивает занимаемое пространство и стоимость, при этом строго ограничивая количество экспериментальных условий, которые могут быть исследованы в эксперименте, и количество экспериментов, которые могут быть проведены параллельно. Многообещающим решением является использование индивидуальной модульной системы кейтинга, называемой системой биоисключения ISOcage P (здесь именуемой системой изокага)9,10. Система изокаге позволяет проводить экспериментальные манипуляции с стерильными мышами в индивидуальных, герметично закрытых клетках с положительным давлением, создавая отдельные экспериментальные условия между каждой клеткой, а не между каждым мини-изолятором. При правильной асептической технике животные могут быть размещены в изокажах на срок до 12 недель в условиях, свободных от микробов, или гуманизированы путем трансплантации фекалий человека для использования в любом совместимом экспериментальном подходе (т.е. могут быть выполнены в асептических условиях). С помощью системы изокаж можно параллельно проводить несколько независимых экспериментов, при этом занимаемая площадь и стоимость значительно меньше, чем при проведении нескольких экспериментов в мини-изоляторах.
Целью разведения стерильных мышей в изоляторах для разведения с гибкой пленкой является бережное сохранение аксенического статуса11. Методы, используемые для мониторинга отсутствия микробов, включают рутинные мазки с поверхностей тела мышей и полостей полости рта, а также асептический сбор образцов кала, которые культивируются и тестируются с помощью коммерческих анализов на основе ПЦР. Бактериальное, серологическое и грибковое тестирование этих образцов необходимо для определения стерильного статуса11. Когда стерильных мышей переводят из гнездовых изоляторов в изокагии для экспериментального использования, у мышей берут мазки и тестируют, чтобы подтвердить их статус стерильных мышей при переносе. Проверки стерильности изокажа проводятся путем асептического сбора образцов кала, которые затем культивируются для обнаружения бактериальных, вирусных и грибковых загрязнителей. Тщательный сбор и запись результатов этих проверок на стерильность с рождения до конца экспериментального протокола необходимы для подтверждения стерильного статуса этих мышей.
Изокажная система состоит из отдельных клеток (Рисунок 1), передаточных дисков для транспортировки из изоляторов для разведения (Рисунок 1) и стойки изокажа, в которой размещаются клетки (Рисунок 2). Каждый изокаж содержит высокоэффективный фильтр воздуха для твердых частиц (HEPA) на уровне клетки, установленный на заборе приточного воздуха, и силиконовую прокладку, которая обеспечивает герметичное уплотнение при закрытии, гарантируя, что загрязняющие вещества не могут попасть в клетку по воздуху (Рисунок 1A). Эту крышку клетки можно использовать в качестве стерильной рабочей поверхности, если поместить ее вверх ногами в стерилизованный шкаф биобезопасности (Рисунок 1A). Проволочная решетка внутри клетки удерживает бутылку с едой и водой (рис. 1B). Щипцы, автоклавированные внутри кейджа, используются для всех манипуляций, требующих контакта с внутренними поверхностями кейджа. Сама клетка имеет выемки для съемного держателя карты клетки для идентификации животных снаружи и забор воздуха и экспортные форсунки, которые стыкуются в стойку изокажа (рисунок 1C-E). Предохранительные зажимы и фиксатор на крышке герметизируют клетку, когда она готова к повторной установке на стеллажную систему (рис. 1F). Рекомендуется использовать подстилку Alpha-dri, а также автоклавируемую будку для обогащения (Рисунок 1F). Передаточные диски используются для перемещения стерильных мышей из изоляторов для разведения в изокагии и содержат вращающуюся крышку отсека с треугольным отверстием, позволяющую манипулировать животными (рис. 1G-H). Диски бывают небольших размеров (диаметр 21,6 см) и больших (диаметр 28 см), оба из которых вмещают восемь мышей. Автоклавная лента используется для создания герметичных уплотнений по окружности и вентиляционным отверстиям диска, что выполняется перед замачиванием стерилизатором и транспортировкой в пакете, пропитанном стерилизатором (рис. 1I). Сама стоечная система имеет экран для контроля воздуходувок, состояния фильтра HEPA на уровне стойки и аварийного питания батареи для стойки, которые входят в состав системы (рис. 2A). Закрытый магнехельный манометр отображает положительное давление, поддерживаемое системой каркаса, а автоматический визуальный индикатор стыковки показывает состояние стыковки сепараторов (желтая вкладка означает, что клетка не стыкуется или стыковка не была выполнена) (Рисунок 2B-D). Также необходимым для манипуляций с изокагами является стандартный сертифицированный шкаф биобезопасности.
Представленный здесь протокол описывает надлежащие методы для успешного переноса стерильных мышей из селекционных изоляторов в асептических условиях в изокагии с сохранением стерильного статуса, гуманизации стерильных мышей с помощью суспензии из фекалий донора человека, а также сбора кала у мышей, размещенных в изокаге, для подтверждения бесмикробного статуса или сохранения жизнеспособности для дальнейших функциональных исследований. В этом примере стерильные мыши гуманизируются с помощью объединенных образцов фекалий людей, получавших иммунотерапию по поводу рака легких, и дихотомизируются как отвечающие или не реагирующие на терапию. В этом случае фенотип ответа на ответ иммунотерапии был передан путем гуманизации микробиоты кишечника мышам-реципиентам, которых затем можно было дополнительно инокулировать опухолевыми клетками и лечить иммунотерапией. Протокол забора фекальной суспензии человека может быть легко адаптирован к любому фекалиям донора человека или к любой доклинической модели заболевания, которую пожелает исследователь. С помощью этого протокола можно перенести любую фекальную донорскую микробиоту человека в организм стерильного хозяина, что позволяет дополнительно изучить роль микробиоты в здоровье и болезнях.

Иллюстрация 1: Принципиальная схема изокажных и передаточных дисков. (A) Вид сверху вниз на нижнюю сторону крышки сепаратора с этикетками, указывающими на расположение внутреннего HEPA-фильтра на уровне клетки и силиконового уплотнения прокладки. (B) Вид сверху вниз на внутреннюю часть клетки, с этикетками, указывающими на крышку проволочной решетки, внутреннюю бутылку с водой и носик, а также расположение в проволочной решетке для хранения автоклавируемого чау. (C) Вид каркаса спереди с вырезами для держателя карточки каркаса. (D) Вид сверху вниз на полную клетку с крышкой сверху, показывающий, как фильтр HEPA установлен на сопле забора воздуха. (E). Вид каркаса сзади, показывающий воздухозаборные и экспортные форсунки, которые стыкуются с системой изокажных стоек. (F) Вид сбоку на полную клетку с крышкой наверху, с этикетками, указывающими на зажимы для безопасного закрытия в открытом положении, с белыми выступами на каждом зажиме, которые фиксируют их на месте. Внутри клетки видна подстилка Alpha-dri, расположенная на дне, и предполагаемая хижина для обогащения, помещенная в подстилку. (G) Вид сверху вниз на передаточные диски с крышкой сверху. (H) Вид сверху вниз на внутреннюю часть передаточного диска, показывающий вращающуюся крышку отсека с треугольным отверстием, позволяющим манипулировать животными. (I) Боковой вид полностью собранного передаточного диска с размещением автоклавной ленты, которая создает герметичное уплотнение во время переноса из изолятора для разведения в изокаж. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Принципиальная схема системы изокажных стоек. (A) Комплектная изокажная стойка с пристыкованными клетками и этикеткой, указывающей на экран мониторинга состояния воздуходувки, состояния фильтра HEPA и аварийной батареи. В нижней левой части стойки находится прорезь для HEPA-фильтра на уровне стойки. (B) Закрытый магнехельный манометр, показывающий положительное давление, поддерживаемое штативом. (C) Пристыкованный изокаж без видимого желтого индикатора стыковки, демонстрирующий успешное соединение между стойкой и воздушными форсунками. (D) Пустая прорезь в стойке с видимым автоматическим визуальным индикатором стыковки, указывающим на отсутствие стойки и соединение воздушных форсунок с изокажем. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.