A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
כאן, אנו מתארים את המבנה ונהלי ההפעלה, כולל אמצעי בלימה מיקרוביאליים של מתקן ל"עכברי פרא" באמצעות דגימת דם לאימונופנוטיפ כדוגמה.
השימוש בעכברי מעבדה בעלי מיקרוביום טבעי, כגון "עכברי פרא", מציע כלי מחקר מבטיח הן למדע בסיסי והן למדע יישומי בשל הדמיון הרב שלהם לסופראורגניזם האנושי. עם זאת, הרבייה והתחזוקה של עכברים אלה, המכילים מיקרוביום מגוון הכולל חיידקים, וירוסים וטפילים, מציבים אתגרים משמעותיים למתקני גידול בעלי חיים במוסדות מחקר. כדי להתמודד עם אתגרים אלה, פותח קונספט של מתקן מיוחד לשיכון "עכברי פרא" ב-Charité - Universitätsmedizin Berlin. גישה זו כללה תכנון מתקן עם מאפיינים מבניים ספציפיים ופרוטוקולים תפעוליים כדי להכיל ביעילות את המיקרוביום הטבעי, ובכך להגן על אזורים עם תקני היגיינה גבוהים יותר.
מודגמת מתודולוגיה לדגימת דם הן מ-SPF והן מ"עכברי פרא" לאימונופנוטיפ, המדגישה את זרימת העבודה ואמצעי ההכלה הביולוגית המיושמים במתקן. תוצאות יוצאות דופן מגלות כי "עכברי פרא" שנחשפו למיקרוביום טבעי מפתחים אוכלוסיות תאי חיסון מובהקות, אשר מופחתות משמעותית בעכברים שגודלו ומתוחזקים בתנאי היגיינה מחמירים.
חשיבותו של מחקר זה טמונה בפוטנציאל שלו לספק לחוקרים גישה לעכברים בעלי מיקרוביום טבעי ומערכת חיסון בוגרת הדומה לזו של בני אדם בוגרים. גישה זו יכולה לשפר את יכולת התרגום של ממצאים פרה-קליניים לפרקטיקה קלינית, ובכך לקדם את תחום המחקר הביו-רפואי.
ניסויים בעכברים עדיין הכרחיים במדע בסיסי ויישומי, כגון מחקר פרה-קליני וטוקסיקולוגי. עם זאת, הסטנדרטיזציה של ההיגיינה בסביבות מעבדה, שמטרתה להפחית את הרעש הביולוגי ולמזער את השונות בתוצאות הניסוי, הובילה להחרגה של מיקרוביוטה טבעית במידה רבה. לפיכך, התנאים שבהם נולדים ומוחזקים עכברי מעבדה סטנדרטיים היגייניים ונטולי פתוגנים (SPF) שונים מהתנאים בעולם האמיתי שאליהם נחשפים בני אדם ובעלי חיים בדרך כלל. חוסר ההתאמה הזה בין תנאי המעבדה לסביבות הטבעיות שבהן מתרחשות מחלות אנושיות מוליד את "כשל הסטנדרטיזציה": ההנחה שמזעור השונות בתנאי הניסוי משפר את תוצאות התרגום. עם זאת, במציאות, זה מגביל את הרלוונטיות הביולוגית של הממצאים 1,2. לדוגמה, מחקרים הראו כי היעדר מגוון מיקרוביאלי וסביבתי בעכברי SPF יכול לגרום למערכת חיסון לא מפותחת, ולערער את תוקפם של מחקרים אימונולוגיים ופרה-קליניים3.
הוצעו מספר גישות לטיפול בשונות ביולוגית במודלים של עכברים, שלכל אחת מהן יתרונות ומגבלות משלה, כולל מגורים משותפים עם עכברי פרא ועכברי חיות מחמד 3,4,5,6,7,8, חשיפה רציפה לקומנסל 9, החזקת בעלי החיים במכלאות חיצוניות10 או על מצעים מבעלי חיים גדולים11, והשתלות צואה מעכברי בר12. מודל עכברי חדש ומבטיח למחקר פרה-קליני וטוקסיקולוגי הוא מודל "עכברי פרא", המורכב מזני עכברי מעבדה סטנדרטיים המכילים מיקרוביום טבעי13. "עכברי פרא" אלה נוצרים על ידי השתלת עוברים מזני עכברי מעבדה לעכברים שנלכדו בטבע. במהלך הלידה, זני עכברי המעבדה רוכשים את המיקרוביום הטבעי של אמהותיהם הפונדקאיות, ומחקים את החיסון הטבעי המתרחשבמהלך הלידה האנושית. ניתן לגדל "עכברי פרא" כמו כל זן אחר של עכברי מעבדה, כאשר המיקרוביום הטבעי שלהם נשמר לאורך דורות.
"עכברי פרא" מארחים מיקרוביוטה מגוונת - כולל חיידקים, וירוסים וטפילים - שבדרך כלל אינם נכללים במתקני עכברי SPF. כתוצאה מכך, שמירה על מיקרוביום טבעי במתקני מחקר מציבה אתגרים, שכן יש להכיל את החיידקים הללו מבלי לפגוע בתקני ההיגיינה הכוללים של SPF.
ב-Charité - Universitätsmedizin Berlin, הוקם מתקן ייעודי ל"עכברי פרא", המופרד מאזורי ה-SPF על ידי אמצעי הכלה ביולוגית קפדניים. המתקן כולל חדרי רבייה וניסויים, שמבטיחים שהמיקרוביום הטבעי של "עכברי פרא" נשמר בזמן שאזורי SPF מוגנים (איור 1).
הזוגות המייסדים של המושבה של שאריטה יובאו ממושבת "עכברי הבר" שהוקמה במחלקה לחקר המיקרוביום, בית החולים האוניברסיטאי ארלנגן, פרידריך-אלכסנדר-אוניברסיטת ארלנגן-נירנברג (FAU), גרמניה. הם מקבלים תעודת בריאות ומנוטרים באמצעות פאנל מורחב לפתוגנים זואונוטיים לפני ייבוא מייסדי המושבה. זקיפים ישמשו לניטור המיקרוביום לאורך זמן. גם SPF וגם "עכברי פרא" שוכנים באותם תנאים. העכברים מגודלים ומוחזקים באופן מועדף בכלובים מאווררים בנפרד (IVC) סוג II ארוך בקבוצות של חמישה עכברים. הטמפרטורה בתוך המתקן היא 22 מעלות צלזיוס, ומחזור האור/חושך הוא 12 שעות. העכברים מקבלים צ'או סטנדרטי על בסיס דגנים ומי ברז. עיקור מצעים ופריטי העשרה מיותרים עבור "עכברי פרא". עם זאת, חיטוי פריטים אלה מונע ערבוב של חומרים באזורים שבהם מאוחסנים עכברי SPF.
בפרוטוקול זה, מודגמים הליכי האימונופנוטיפ הן עבור SPF והן עבור "עכברי פרא", המדגישים את פרוטוקולי ההכלה המיקרוביאלית המחמירים במתקן "עכבר פרא". אמצעים אלה מבטיחים את שלמות סביבות SPF תוך מתן היתרונות של עבודה עם עכברים הנושאים מיקרוביום טבעי.
איור 1: פריסת המתקן עבור עכברי Wildling. E1 = גישה למתקן. החצים מציינים את נתיב הכניסה למתקן. E2 = גישה לתא זרימת האוויר הלמינרי מחוץ למתקן. PA = נעילת אוויר לכוח אדם עם מקלחת אוויר. AS = מקלחת אוויר. R1, R2 = חדרים לגידול עכברי פרא. R3 = מקום להחזקת עכברי פרא. R4 = מקום להחזקת עכברי SPF. PR1 = חדר פרוצדורות לעכברי SPF. PR2 = חדר פרוצדורות לעכברי פרא. SB = ספסל עבודה סטרילי. EE = יציאות חירום. CR = חדר הלבשה מול תא ה-LAF. LAF = תא זרימת אוויר למינרי להתערבויות תחת זרימת אוויר מגן. A = אוטוקלאב. ER = חדר ציוד. חיצים ירוקים מייצגים מסלולים נגישים בעת עבודה עם בעלי חיים SPF, וחצים צהובים מציינים נתיבים זמינים לעבודה עם עכברי Wildling לאחר מקלחת אווירית. חיצים כחולים מציינים גישה לצוות החקלאות בלבד. הקו האדום מסמן את קיר הזכוכית בתוך תא ה-LAF, המחלק את החלל לשני חלקים שניתן לגשת אליהם מ-E1 דרך PR2 או מ-E2 דרך CR. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המתקן ל"עכברי בר" והנהלים הקשורים לבעלי חיים אושרו על ידי המשרד הממשלתי האחראי לניסויים בבעלי חיים, "Landesamt für Gesundheit und Soziales Berlin" (LAGeSo). השלבים החשובים ביותר של הפרוטוקול מסוכמים באיור 2.
1. קבלת גישה למתקן Wilding
2. כניסה למתקן ל"עכברי פרא"
3. דגימת דם מעכברי SPF באזור ה-SPF
4. כניסה לאזור עבור "עכברי פרא"
5. דגימת דם מ"עכברי פרא"
6. ייצוא דגימות דם מאזור "עכברי פרא" דרך ארון זרימת האוויר הלמינרית (LAF)
הערה: חדר ההליכים (PR2) מכיל ארון LAF, המשמש כמנעול חומרים וחדר התערבות סטרילי. הדגימות מועברות החוצה דרך תא ה-LAF. החלק הפנימי נגיש הן מבפנים (דרך E1 ו-PR2) והן מבחוץ (דרך E2 ו-CR) של אזור Wildling ומחולק באמצע על ידי קיר זכוכית עם דלת הזזה (איור 1). שני אנשים נדרשים לייצא חומרים: אדם 1 (בתוך אזור הפרא [דרך PR2]) יבצע את שלבים 6.1 ו-6.2. אדם 2 (מחוץ לאזור Wildling [דרך E2]) יבצע את שלבים 6.3-6.5.
7. יציאה מהמתקן ל"עכברי פרא"
8. עיבוד וניתוח דגימות דם
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
"עכברי בר" עלולים להכיל מיקרואורגניזמים שאינם נכללים בדרך כלל במתקני SPF, מה שמציב אתגר לשיטות גידול בעלי חיים במוסדות מחקר המקיימים תקני היגיינה מחמירים. במהלך 4 השנים האחרונות, מדענים ווטרינרים ב-Charité - Universitätsmedizin Berlin והמרכז הגרמני להגנה על חיות מעבדה (Bf3R) פיתחו מתקן המוק...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
עכברים עם מיקרוביום טבעי הם כלי מחקר מבטיח למדע בסיסי ויישומי בגלל הדמיון הרב יותר שלהם לסופראורגניזם האנושי 3,9,10,11,12. ניסיונות לשלב מורכבות ביולוגית במודלים של עכברים הובילו לפיתו...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי Charité 3R| החלף - הפחית - חדד. S.P.R. נתמך על ידי Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, קרן המחקר הגרמנית), Emmy Noether-Programm RO 6247/1-1 (מזהה פרויקט 446316360), DFG SFB1160 IMPATH (מזהה פרויקט 256073931) ו-TRR 359 PILOT (מזהה פרויקט 491676693). S.J. נתמך על ידי Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, קרן המחקר הגרמנית) JO 1216/2-1 והאגודה הגרמנית לטרשת נפוצה (DMSG e.V).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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