A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
هنا ، نصف الهيكل وإجراءات التشغيل ، بما في ذلك تدابير الاحتواء الميكروبي لمنشأة "الفئران البرية" باستخدام أخذ عينات الدم للتنميط المناعي كمثال.
يوفر استخدام فئران المختبر ذات الميكروبيوم الطبيعي ، مثل "الفئران البرية" ، أداة بحثية واعدة لكل من العلوم الأساسية والتطبيقية نظرا لتشابهها الوثيق مع الكائن الحي البشري الخارق. ومع ذلك ، فإن تربية وصيانة هذه الفئران ، التي تؤوي ميكروبيوم متنوع بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والطفيليات ، تشكل تحديات كبيرة لمرافق تربية في المؤسسات البحثية. لمواجهة هذه التحديات ، تم تطوير مفهوم منشأة متخصصة لإسكان "الفئران البرية" في Charité - Universitätsmedizin Berlin. تضمن هذا النهج تصميم منشأة ذات ميزات هيكلية محددة وبروتوكولات تشغيلية لاحتواء الميكروبيوم الطبيعي بشكل فعال ، وبالتالي حماية المناطق ذات معايير النظافة الأعلى.
تم عرض منهجية لأخذ عينات الدم من كل من الحماية من الأمراض المحددة الخالية من مسببات الأمراض (SPF) و "الفئران البرية" للتنميط المناعي ، مما يسلط الضوء على سير العمل وتدابير الاحتواء الحيوي المنفذة في المنشأة. تكشف النتائج الرائعة أن "الفئران البرية" المعرضة لميكروبيوم طبيعي تطور مجموعات خلايا مناعية مميزة ، والتي يتم تقليصها بشكل كبير في الفئران التي يتم تربيتها وصيانتها في ظل ظروف نظافة صارمة.
تكمن أهمية هذه الدراسة في قدرتها على تزويد الباحثين بإمكانية الوصول إلى الفئران التي تمتلك ميكروبيوم طبيعي وجهاز مناعة ناضج مشابه لتلك الموجودة لدى البالغين. يمكن أن يعزز هذا النهج قابلية ترجمة النتائج قبل السريرية إلى ممارسة سريرية ، وبالتالي تطوير مجال البحوث الطبية الحيوية.
لا تزال التجارب على الفئران لا غنى عنها في العلوم الأساسية والتطبيقية ، مثل البحوث قبل السريرية والسمية. ومع ذلك ، فإن توحيد النظافة في بيئات المختبرات ، الذي يهدف إلى تقليل الضوضاء البيولوجية وتقليل التباين في النتائج التجريبية ، أدى إلى استبعاد الجراثيم الطبيعية إلى حد كبير. وبالتالي ، فإن الظروف التي تولد فيها فئران المختبر القياسية صحيا والخالية من مسببات الأمراض (SPF) وتحتفظ بها تختلف عن ظروف العالم الحقيقي التي يتعرض لها البشر عادة. يؤدي عدم التطابق هذا بين ظروف المختبر والبيئات الطبيعية التي تحدث فيها الأمراض البشرية إلى "مغالطة التوحيد القياسي": بافتراض أن تقليل التباين في الظروف التجريبية يحسن النتائج الانتقالية. ومع ذلك ، في الواقع ، فإنه يحد من الأهمية البيولوجية للنتائج1،2. على سبيل المثال ، أظهرت الأبحاث أن غياب التنوع الميكروبي والبيئي في الفئران SPF يمكن أن يؤدي إلى تخلف جهاز المناعة ، مما يقوض صحة الدراسات المناعية وما قبلالسريرية 3.
تم اقتراح العديد من الأساليب لمعالجة التباين البيولوجي في نماذج الفئران ، ولكل منها مزاياها وقيودها الخاصة ، بما في ذلك السكن المشترك مع الفئران الوحشية الأليفة3،4،5،6،7،8 ، والتعرض المتسلسل للحيوانات9 ، وإبقاء في حاويات خارجية10 أو على فراش من الكبيرة11 ، وزرع البراز من الفئران البرية12. نموذج الفأر الجديد الواعد للأبحاث قبل السريرية والسمية هو نموذج "الفئران البرية" ، والذي يتكون من سلالات فئران المختبر القياسية التي تؤوي ميكروبيومطبيعي 13. يتم إنشاء هذه "الفئران البرية" عن طريق زرع أجنة من سلالات فئران المختبر إلى الفئران التي يتم اصطيادها في البرية. أثناء الولادة ، تكتسب سلالات فأر المختبر الميكروبيوم الطبيعي لأمهاتها البديلات ، وتحاكي التلقيح الطبيعي الذي يحدث أثناء الولادةالبشرية 13. يمكن تربية "الفئران البرية" مثل أي سلالة أخرى من فئران المختبر ، مع الحفاظ على ميكروبيومها الطبيعي عبر الأجيال.
تستضيف "الفئران البرية" ميكروبات متنوعة - بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والطفيليات - والتي يتم استبعادها عادة من مرافق الفئران SPF. وبالتالي ، فإن الحفاظ على ميكروبيوم طبيعي في مرافق البحث يمثل تحديات ، حيث يجب احتواء هذه الميكروبات دون المساس بمعايير النظافة العامة لعامل الحماية من الشمس.
في Charité - Universitätsmedizin Berlin ، تم إنشاء منشأة مخصصة ل "الفئران البرية" ، مفصولة عن مناطق SPF من خلال تدابير احتواء حيوي صارمة. تشتمل المنشأة على غرف تربية وتجريب ، مما يضمن الحفاظ على الميكروبيوم الطبيعي ل "الفئران البرية" أثناء حماية مناطق SPF (الشكل 1).
تم استيراد الأزواج المؤسسين لمستعمرة Charité من مستعمرة "الفئران البرية" التي تم إنشاؤها في قسم أبحاث الميكروبيوم ، مستشفى جامعة إرلانغن ، جامعة فريدريش ألكسندر إرلانغن نورنبرغ (FAU) ، ألمانيا. يتم تزويدهم بشهادة صحية ومراقبتهم بلوحة موسعة لمسببات الأمراض الحيوانية المنشأ قبل استيراد مؤسسي المستعمرة. سيتم استخدام الحراس لمراقبة الميكروبيوم بمرور الوقت. يتم إيواء كل من عامل الحماية من الشمس و "الفئران البرية" في نفس الظروف. يتم تربية الفئران والاحتفاظ بها بشكل تفضيلي في أقفاص ذات تهوية فردية (IVC) من النوع الثاني في مجموعات من خمسة فئران. درجة الحرارة داخل المنشأة 22 درجة مئوية ، ودورة الضوء / الظلام 12 ساعة. تتلقى الفئران طعاما قياسيا قائما على الحبوب وماء الصنبور. تعقيم الفراش وعناصر التخصيب غير ضروري ل "الفئران البرية". ومع ذلك ، فإن تعقيم هذه العناصر يمنع خلط المواد في المناطق التي توجد بها الفئران SPF.
في هذا البروتوكول ، يتم توضيح إجراءات التنميط المناعي لكل من عامل الحماية من الشمس و "الفئران البرية" ، مما يسلط الضوء على بروتوكولات الاحتواء الميكروبي الصارمة في منشأة "الفأر البري". تضمن هذه التدابير سلامة بيئات SPF مع توفير فوائد العمل مع الفئران التي تحمل ميكروبيوم طبيعي.
الشكل 1: تخطيط منشأة الفئران البرية. E1 = الوصول إلى المنشأة. تشير الأسهم إلى طريق الدخول إلى المنشأة. E2 = الوصول إلى كابينة تدفق الهواء الصفحي من خارج المنشأة. PA = غرفة معادلة الضغط للأفراد مع دش الهواء. AS = دش الهواء. R1 ، R2 = غرف لتربية الفئران البرية. R3 = مساحة لحفظ الفئران البرية. R4 = مساحة لحفظ الفئران SPF. PR1 = غرفة إجراء للفئران SPF. PR2 = غرفة إجراء للفئران البرية. SB = مقعد عمل معقم. EE = مخارج الطوارئ. CR = غرفة تغيير الملابس أمام مقصورة LAF. LAF = كابينة تدفق الهواء الصفحي للتدخلات تحت تدفق الهواء الواقي. أ = الأوتوكلاف. ER = غرفة المعدات. تمثل الأسهم الخضراء الطرق التي يمكن الوصول إليها عند العمل مع SPF ، وتشير الأسهم الصفراء إلى المسارات المتاحة للعمل مع الفئران البرية بعد الاستحمام بالهواء. تشير الأسهم الزرقاء إلى الوصول لموظفي التربية فقط. يشير الخط الأحمر إلى الجدار الزجاجي داخل مقصورة LAF ، والذي يقسم المساحة إلى قسمين يمكن الوصول إليهما إما من E1 عبر PR2 أو من E2 عبر CR. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
تمت الموافقة على مرفق "الفئران البرية" والإجراءات التي تنطوي على الحية من قبل مكتب الدولة المسؤول عن التجارب على ، "Landesamt für Gesundheit und Soziales Berlin" (LAGeSo). يتم تلخيص أهم خطوات البروتوكول في الشكل 2.
1. الوصول إلى منشأة Wilding
2. دخول منشأة "الفئران البرية"
3. أخذ عينات من الدم من الفئران SPF في منطقة SPF
4. دخول المنطقة ل "الفئران البرية"
5. أخذ عينات من الدم من "الفئران البرية"
6. تصدير عينات الدم من منطقة "الفئران البرية" عبر خزانة تدفق الهواء الصفحي (LAF)
ملاحظة: تحتوي غرفة الإجراءات (PR2) على خزانة LAF ، والتي تعمل كقفل للمواد وغرفة تدخل معقمة. يتم نقل العينات عبر مقصورة القوات المسلحة اللبنانية. يمكن الوصول إلى الداخل من الداخل (عبر E1 و PR2) والخارج (عبر E2 و CR) منطقة Wildling وينقسم في المنتصف بجدار زجاجي بباب منزلق (الشكل 1). مطلوب شخصين لتصدير المواد: الشخص 1 (داخل منطقة Wildling [عبر PR2]) سيقوم بتنفيذ الخطوتين 6.1 و 6.2. سيقوم الشخص 2 (خارج منطقة Wildling [عبر E2]) بتنفيذ الخطوات 6.3-6.5.
7. الخروج من منشأة "الفئران البرية"
8. معالجة وتحليل عينات الدم
من المحتمل أن تؤوي "الفئران البرية" كائنات دقيقة مستبعدة عادة من مرافق SPF ، مما يشكل تحديا لممارسات تربية داخل المؤسسات البحثية التي تلتزم بمعايير النظافة الصارمة. على مدى السنوات الأربع الماضية ، طور العلماء والأطباء البيطريون في Charité - Universitätsmedizin Berlin والمركز الألماني ?...
تعد الفئران ذات الميكروبيوم الطبيعي أداة بحثية واعدة للعلوم الأساسية والتطبيقية بسبب تشابهها الوثيق مع الكائن الحي البشري الخارق3،9،10،11،12. أدت محاولات دمج التعقيد البيولوجي في نم...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل Charité 3R | استبدال - تقليل - صقل. تم دعم S.P.R. من قبل Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG ، مؤسسة الأبحاث الألمانية) Emmy Noether-Programm RO 6247 / 1-1 (معرف المشروع 446316360) ، DFG SFB1160 IMPATH (معرف المشروع 256073931) ، و TRR 359 PILOT (معرف المشروع 491676693). S.J. تم دعمه من قبل Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG ، مؤسسة الأبحاث الألمانية) JO 1216 / 2-1 والجمعية الألمانية للتصلب المتعدد (DMSG e.V.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alexa Fluor 700 anti-mouse CD45 antibody | BioLegend | 103127 | Clone 30F-11 |
Animal Chow | Altromin | 1324 | |
APC anti-mouse CD4 antibody | BioLegend | 100515 | Clone RM4-5 |
Blood collection tube | Greiner | 450475 | MiniCollect K3E, K3EDTA |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A9647-100G | |
Brilliant Violet 605 anti-mouse TCR-beta chain antibody | BioLegend | 109241 | Clone H57-597 |
Brilliant Violet 785 anti-mouse CD8 antibody | BioLegend | 100749 | Clone 53-6.7 |
Capillary | Hirschmann | 9000210 | Hirschmann minicaps, Na-hep |
EDTA | Corning | 46-034-CI | |
FITC anti-mouse CD44 antibody | BioLegend | 103021 | Clone IM7 |
PerCP/Cyanine5.5 anti-mouse CD62L antibody | BioLegend | 104431 | Clone MEL-14 |
Phosphate-buffered Saline (10x) | Gibco | 12579099 | |
Phosphate-buffered Saline (1x) | Gibco | 14190094 | |
RBC lysing buffer | BioLegend | 420302 | |
Round Bottom Polystyrene Tube | Sarstedt | 55.476.005 | |
SYTOX Blue Dead Cell Stain | Invitrogen | S34852 | |
Tyvek overall (DuPont) | Fisher Scientific | 11371633 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved