$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mikropsuz fareler, mikrobiyom araştırmacılarının repertuarında önemli bir araçtır ve mikrobiyotanın konakçı sağlığı ve hastalık durumlarındaki katkısını incelemeye izin verir. Mikropsuz fareler tamamen steril doğarlar ve tüm yaşamları boyunca aksenik kalırlar1. Mikropsuz farelerin spesifik bakteri suşları ile kolonizasyonu, bu taksonlar ile metabolik, bağışıklık veya diğer konakçı fonksiyonları arasında nedensel çalışmalara olanak tanır 2,3,4,5. Özellikle avantajlı olan, insan donörlerinden elde edilen dışkıları naklederek mikropsuz fareleri mikrobiyota düzeyinde "insanlaştırma" ve bariyer koşullarında barındırıldığında murin kaynaklı mikroorganizmalardan kontaminasyonu önleme yeteneğidir1. Bu yaklaşım, mikrobiyom alanında birçok önemli keşfi mümkün kılmıştır, örneğin, insan bağırsak mikrobiyomunun kanser immünoterapi yanıtıüzerindeki etkisi 6,7,8.
Bununla birlikte, insanlaştırılmış mikropsuz fareler, mikrobiyom alanındaki araştırma çabaları için paha biçilmez olsa da, bu yaklaşımın daha geniş adaptasyonunu engelleyen birçok sınırlama vardır. Mikropsuz fareler, yarı sert veya esnek film büyük izolatörlerde yetiştirilir ve korunur, ancak işlevsel deneyler, birkaç kafesi barındıran ancak yalnızca bir deney koşulu altında olan bir mini izolatör ile ayrı mini izolatörlerin kurulmasını gerektirir. Bu mini izolatör yaklaşımı, bir deneyde araştırılabilecek deney koşullarının sayısını ve paralel olarak çalıştırılabilecek deney sayısını ciddi şekilde sınırlarken, alan ayak izini ve maliyetini artırır. Umut verici bir çözüm, ISOcage P Biyodışlama Sistemi (burada izokafes sistemi olarak anılacaktır) adı verilen bireysel, modüler bir kafes sistemi kullanmaktır9,10. İzokafes sistemi, mikropsuz farelerin bireysel, hava geçirmez şekilde kapatılmış, pozitif basınçlı izolatör kafeslerinde deneysel olarak manipüle edilmesine izin vererek, her bir mini izolatör yerine her kafes arasında ayrı deneysel koşullar sağlar. Uygun aseptik teknikle, hayvanlar mikropsuz koşullar altında 12 haftaya kadar izokafeslerde barındırılabilir veya herhangi bir uyumlu deneysel yaklaşımda kullanılmak üzere insan dışkı nakli ile insanlaştırılabilir (yani, aseptik koşullar altında gerçekleştirilebilir). İzokafes sistemi kullanılarak birden fazla bağımsız deney paralel olarak yürütülebilir ve alan ayak izi ve maliyeti, mini izolatörler arasında birden fazla deney yapmaktan önemli ölçüde daha düşüktür.
Mikropsuz farelerin esnek film ıslah izolatörlerinde yetiştirilmesinin amacı, aksenik durumu dikkatli bir şekilde korumaktır11. Mikropsuz durumu izlemek için kullanılan teknikler arasında, fare vücut yüzeylerinin ve ağız boşluklarının rutin sürüntülerinin yanı sıra, PCR bazlı ticari tahlillerle hem kültürlenen hem de test edilen dışkı örneklerinin aseptik toplanması yer alır. Bu numunelerin bakteriyel, serolojik ve mantar testlerinin tümü, mikropsuz durumu belirlemek için gereklidir11. Mikropsuz fareler, deneysel kullanım için üreme izolatörlerinden izokafeslere aktarıldığında, fareler sürüntü alınır ve transfer sırasında mikropsuz durumlarını doğrulamak için test edilir. İzokafes sterilite kontrolleri, daha sonra bakteriyel, viral ve fungal kontaminantların tespiti için kültürlenen dışkı örneklerinin aseptik olarak toplanması yoluyla gerçekleştirilir. Bu sterilite kontrollerinin sonuçlarının doğumdan deneysel bir protokolün sonuna kadar dikkatli bir şekilde toplanması ve kaydedilmesi, bu farelerin mikropsuz durumunu doğrulamak için gereklidir.
İzokafes sistemi, ayrı ayrı kafeslerden (Şekil 1), üreme izolatörlerinden taşınmak üzere transfer disklerinden (Şekil 1) ve kafesleri barındıran izokafes rafından (Şekil 2) oluşur. Her izokafes, besleme havası girişine monte edilmiş kafes düzeyinde yüksek verimli partikül hava (HEPA) filtresi ve kapatıldığında hava geçirmez bir sızdırmazlık sağlayan ve kafese hava yoluyla hiçbir kirletici maddenin girmemesini sağlayan bir silikon conta içerir (Şekil 1A). Bu kafes kapağı, sterilize edilmiş bir biyogüvenlik kabini içinde baş aşağı yerleştirildiğinde steril bir çalışma yüzeyi olarak kullanılabilir (Şekil 1A). Kafes içindeki bir tel ızgara yiyecek ve su şişesini tutar (Şekil 1B). Kafes içinde otoklavlanmış forsepsler, iç kafes yüzeyleri ile temas gerektiren tüm manipülasyonlar için kullanılır. Kafesin kendisinde, dışarıdaki hayvanları tanımlamak için çıkarılabilir bir kafes kartı tutucusu için çentikler ve izokafes rafına kenetlenen hava girişi ve dışa aktarma nozulları bulunur (Şekil 1C-E). Güvenli kapatma kelepçeleri ve kapaktaki bir tırnak kilidi, raf sistemine yeniden yerleştirilmeye hazır olduğunda kafesi kapatır (Şekil 1F). Önerilen yatak takımı Alpha-dri'dir ve otoklavlanabilir bir zenginleştirme kulübesi de önerilir (Şekil 1F). Transfer diskleri, mikropsuz fareleri üreme izolatörlerinden izokafeslere taşımak için kullanılır ve hayvanların manipülasyonuna izin vermek için üçgen bir açıklığa sahip dönebilen bir bölme kapağı içerir (Şekil 1G-H). Diskler, her ikisi de sekiz fare kapasitesine sahip küçük (21,6 cm çap) ve büyük (28 cm çap) boyutlarda gelir. Otoklavlanmış bant, sterilant ile ıslatılmadan ve sterilantla ıslatılmış bir torbada taşınmadan önce gerçekleştirilen diskin çevresi ve hava delikleri üzerinde hava geçirmez contalar oluşturmak için kullanılır (Şekil 1I). Raf sisteminin kendisi, sistemin dahil olan özellikleri olan hava üfleyicileri, raf düzeyinde HEPA filtre durumunu ve raf için acil durum pil gücünü izlemek için bir ekrana sahiptir (Şekil 2A). Kapalı bir Magnehelic göstergesi, kafes sistemi tarafından sağlanan pozitif basıncı gösterir ve otomatik bir görsel yanaşma göstergesi, kafeslerin kenetlenme durumunu gösterir (sarı sekme çıkışı, kafesin yerleştirilmediği veya yerleştirmenin başarısız olduğu anlamına gelir) (Şekil 2B-D). İzokafeslerin manipülasyonu için de gerekli olan standart sertifikalı bir biyogüvenlik kabinidir.
Burada sunulan protokol, mikropsuz farelerin aseptik koşullar altında üreme izolatörlerinden izokafeslere başarılı bir şekilde aktarılması için uygun yöntemleri açıklarken, mikropsuz durumu korurken, mikropsuz farelerin insan donörü dışkı bulamacı ile insanlaştırılması ve izokafeste barındırılan farelerden dışkı toplanması ya mikropsuz durumun doğrulanması ya da daha ileri fonksiyonel çalışmalar için canlılığın korunması için. Bu örnekte, mikropsuz fareler, akciğer kanseri için immünoterapi ile tedavi edilen insan deneklerden toplanan dışkı örnekleri ile insanlaştırılır ve tedaviye yanıt veren veya yanıt vermeyen olarak ikiye ayrılır. Bu durumda, immünoterapi yanıtına yanıt fenotipi, bağırsak mikrobiyotası hümanizasyonu ile alıcı farelere aktarıldı, bu fareler daha sonra tümör hücreleri ile daha fazla aşılanabilir ve immünoterapi ile tedavi edilebilir. İnsan dışkı bulamaç protokolü, herhangi bir insan donör dışkısına veya araştırmacının istediği herhangi bir hastalık preklinik modeline kolayca uyarlanabilir. Bu protokolü kullanarak, herhangi bir insan dışkı donör mikrobiyotasını mikropsuz konakçıya aktarmak mümkündür, bu da mikrobiyotanın sağlık ve hastalıktaki rolünün daha fazla araştırılmasını sağlar.

Şekil 1: İzokafes ve transfer disklerinin şematik diyagramı. (A) Kafes kapağının alt tarafının yukarıdan aşağıya görünümü, dahili kafes seviyesi HEPA filtresinin ve silikon conta contasının konumunu gösteren etiketlerle birlikte. (B) Kafesin iç kısmının yukarıdan aşağıya görünümü, tel çubuk kapağını, iç su şişesini ve musluğu ve otoklavlanabilir yemeği tutmak için tel raftaki konumu gösteren etiketlerle. (C) Kafes kartı sahibi için çentikler gösteren kafesin önden görünümü. (D) HEPA filtresinin hava giriş ağzına nasıl takıldığını gösteren, kapağı üstte olan dolu bir kafesin yukarıdan aşağıya görünümü. (E). İzokafes raf sistemine kenetlenen hava girişi ve dışa aktarma nozullarını gösteren kafesin arkadan görünümü. (F) Kapağı üstte olan dolu bir kafesin yandan görünümü, açık konumda güvenli kapatma kelepçelerini gösteren etiketler, her bir kelepçede onları yerine kilitleyen beyaz tırnaklar bulunur. Kafesin iç kısmı, altta katmanlı Alpha-dri yatak takımını ve yatak takımına yerleştirilmiş önerilen zenginleştirme kulübesini gösterir. (G) Üstte kapaklı transfer disklerinin yukarıdan aşağıya görünümü. (H) Hayvanların manipülasyonuna izin vermek için üçgen bir açıklığa sahip dönebilir bölme kapağını gösteren, transfer diskinin iç kısmının yukarıdan aşağıya görünümü. (I) Üreme izolatöründen izokafeye transfer sırasında hava geçirmez bir sızdırmazlık oluşturan otoklavlanmış bandın yerleştirilmesini gösteren tamamen monte edilmiş transfer diskinin yandan görünümü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: İzokafes raf sisteminin şematik diyagramı. (A) Kafesler yerleştirilmiş ve hava üfleyici durumu, HEPA filtre durumu ve acil durum bataryası için izleme ekranını gösteren bir etiket ile komple izokafes rafı. Rafın sol alt tarafında, raf düzeyinde HEPA filtresi yuvası bulunur. (B) Raf tarafından sağlanan pozitif basıncı gösteren kapalı Magnehelic göstergesi. (C) Raf ile hava nozulları arasında başarılı bir bağlantı olduğunu gösteren, görünür sarı yanaşma göstergesi olmayan kenetlenmiş bir izokafes. (D) Rafta, rafın yerinde olmadığını ve hava nozullarının bir izokafes ile bağlantısı olmadığını gösteren görünür bir otomatik kenetlenme göstergesi ile boş bir yuva. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.