Name: establishment of a simple and effective rat model for intraoperative parathyroid gland imaging
Uploaded: 2022-08-17T14:05:00
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Este estudio fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC) (82172598), la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Zhejiang, China (LZ22H310001), el Proyecto de Capacitación de Talentos de Salud 551 de la Comisión de Salud de la provincia de Zhejiang, China, y el Proyecto de Ciencia y Tecnología Médica y de Salud de la provincia de Zhejiang, China (2021KY110).

Todos los estudios en animales han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) del Instituto de Medicina Básica y Cáncer de la Academia China de Ciencias. Esta es una cirugía de no supervivencia.
1. Animal
<ol><li>Utilice una rata SD hembra de 6-8 semanas de edad, con un peso de 250 g, para la obtención de imágenes de PG intraoperatorias.</li>
</ol>2. Anestesia
<ol><li>Encie...

<ol>
	<li>Cope, O., Donaldson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relation+of+thyroid+and+parathyroid+glands+to+calcium+and+phosphorus+metabolism.+Study+of+a+case+with+coexistent+hypoparathyroidism+and+hyperthyroidism.">Relation of thyroid and parathyroid glands to calcium and phosphorus metabolism. Study of a case with coexistent hypoparathyroidism and hyperthyroidism.</a> The Journal of Clinical Investigation. 16 (3), 329-341 (1937).</li><li>Mansberger, A. R., Wei, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+embryology+and+anatomy+of+the+thyroid+and+parathyroid+glands.">Surgical embryology and anatomy of the thyroid and parathyroid glands.</a> Surgical Clinics of North America. 73 (4), 727-746 (1993).</li><li>Koch, A., Hofbeck, M., Dorr, H. G., Singer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypocalcemia-induced+heart+failure+as+the+initial+symptom+of+hypoparathyroidism.">Hypocalcemia-induced heart failure as the initial symptom of hypoparathyroidism.</a> Zeitschrift f&#252;r Kardiologie. 88 (1), 10-13 (1999).</li><li>Shoback, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presentation+of+hypoparathyroidism:+etiologies+and+clinical+features.">Presentation of hypoparathyroidism: etiologies and clinical features.</a> The Journal of Clinical Endocrinology &amp; Metabolism. 101 (6), 2300-2312 (2016).</li><li>Arneiro, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-report+of+psychological+symptoms+in+hypoparathyroidism+patients+on+conventional+therapy.">Self-report of psychological symptoms in hypoparathyroidism patients on conventional therapy.</a> Archives of Endocrinology Metabolism. 62 (3), 319-324 (2018).</li><li>Olson, E., Wintheiser, G., Wolfe, K. M., Droessler, J., Silberstein, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+thyroid+cancer:+a+review+of+the+national+cancer+database,+2000-2013.">Epidemiology of thyroid cancer: a review of the national cancer database, 2000-2013.</a> Cureus. 11 (2), 4127 (2019).</li><li>Du, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+thyroid+cancer:+incidence+and+mortality+in+China,+2015.">Epidemiology of thyroid cancer: incidence and mortality in China, 2015.</a> Frontiers in Oncology. 10, 1702 (2020).</li><li>Barrios, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidental+parathyroidectomy+in+thyroidectomy+and+central+neck+dissection.">Incidental parathyroidectomy in thyroidectomy and central neck dissection.</a> Surgery. 169 (5), 1145-1151 (2021).</li><li>Sitges-Serra, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inadvertent+parathyroidectomy+during+total+thyroidectomy+and+central+neck+dissection+for+papillary+thyroid+carcinoma.">Inadvertent parathyroidectomy during total thyroidectomy and central neck dissection for papillary thyroid carcinoma.</a> Surgery. 161 (3), 712-719 (2017).</li><li>Sakorafas, G. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidental+parathyroidectomy+during+thyroid+surgery:+an+underappreciated+complication+of+thyroidectomy.">Incidental parathyroidectomy during thyroid surgery: an underappreciated complication of thyroidectomy.</a> World Journal of Surgery. 29 (12), 1539-1543 (2005).</li><li>Sahyouni, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rate+of+incidental+parathyroidectomy+in+a+pediatric+population.">Rate of incidental parathyroidectomy in a pediatric population.</a> OTO Open. 5 (4), (2021).</li><li>Erickson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidence,+survival+time,+and+surgical+treatment+of+parathyroid+carcinomas+in+dogs:+100+cases+(2010-2019).">Incidence, survival time, and surgical treatment of parathyroid carcinomas in dogs: 100 cases (2010-2019).</a> Journal of the American Veterinary Medical Association. 259 (11), 1309-1317 (2021).</li><li>Bi, R., Fan, Y., Luo, E., Yuan, Q., Mannstadt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+techniques+to+create+hypoparathyroid+mice:+parathyroidectomy+using+GFP+glands+and+diphtheria-toxin-mediated+parathyroid+ablation.">Two techniques to create hypoparathyroid mice: parathyroidectomy using GFP glands and diphtheria-toxin-mediated parathyroid ablation.</a> Journal of Visualized Experiments. (121), e55010 (2017).</li><li>Soulsby, S. N., Holland, M., Hudson, J. A., Behrend, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonographic+evaluation+of+adrenal+gland+size+compared+to+body+weight+in+normal+dogs.">Ultrasonographic evaluation of adrenal gland size compared to body weight in normal dogs.</a> Veterinary Radiology &amp; Ultrasound. 56 (3), 317-326 (2015).</li><li>Zheng, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradable+iron+oxide+nanoparticles+for+intraoperative+parathyroid+gland+imaging+in+thyroidectomy.">Biodegradable iron oxide nanoparticles for intraoperative parathyroid gland imaging in thyroidectomy.</a> PNAS Nexus. 1 (3), 087 (2022).</li></ol>

Demostramos una técnica de imagen negativa guiada por IONPs de PG de rata utilizando IONPs negros, que se inyectaron localmente en el centro de la glándula tiroides y se difundieron dentro de la glándula tiroides pero no en el PG. Permite la identificación clara del PG a simple vista sin la ayuda de ningún microscopio. Aunque se han descrito ratones transgénicos con proteína verde fluorescente expresada selectivamente en el PG13, el modelo descrito en este trabajo es más sencillo de realiz...

La glándula paratiroides (PG) son pequeñas glándulas endocrinas de forma ovalada ubicadas en el cuello de humanos y otros vertebrados, que producen y secretan hormonas paratiroideas para regular y equilibrar los niveles de calcio y fósforo en la sangre y en los huesos1. Los seres humanos generalmente tienen dos pares de PG ubicados detrás de los lóbulos de la glándula tiroides en ubicaciones variables; el tamaño de la PG humana mide típicamente 6 mm x 4 mm x 2 mm, con un peso de aproximadamente 35-40 mg2. La extirpación o el daño de la PG causa hipoparatiroidismo (HP), un trastorno endocrino caracterizado por hipocalcemia y niveles bajos o indetectables de hormonas paratiroideas, que causan una amplia gama de síntomas, desde espasmos similares a calambres hasta dientes malformados y enfermedades renales crónicas. Algunas de estas complicaciones son fatales (por ejemplo, insuficiencia cardíaca y convulsiones)3,4,5; por lo tanto, PG es esencial para regular el metabolismo del cuerpo y mantener la vida.
La HP es una de las complicaciones más comunes después de la cirugía anterior del cuello, especialmente en la tiroidectomía, un tratamiento curativo bien establecido para el cáncer de tiroides, que es el cáncer endocrino más común en todo el mundo 6,7. La HP posterior a la tiroidectomía es causada predominantemente por un traumatismo directo, isquemia o extirpación de la PG en la cirugía debido a una grave falta de capacidad para discriminar de manera confiable la PG de los lóbulos de la glándula tiroides y otros tejidos circundantes (por ejemplo, ganglios linfáticos y partículas de grasa periféricas) en tiempo real en la sala de operaciones. En 2021, Barrios et al. reportaron una tasa promedio de secciones erróneas de PG de 22.4% dentro de 1,114 casos de tiroidectomía, e incluso cirujanos experimentados que tenían una tasa de error mínima de 7.7%8. Estas altas tasas de secciones erróneas de PG son consistentes con otros informes similares 9,10,11. Por lo tanto, la paratiroidectomía incorrecta es un factor de riesgo independiente para la HP postoperatoria transitoria y permanente.
El desarrollo de métodos efectivos de identificación de PG intraoperatorios es la clave para abordar esta necesidad médica crítica no satisfecha; Sin embargo, se ha visto severamente limitado por la falta de modelos animales en la investigación preclínica. Hasta la fecha, la mayoría de las investigaciones de identificación de PG intraoperatorias se han realizado en pacientes humanos y animales grandes (por ejemplo, perros)12, que son costosos y difíciles de recibir aprobación ética, amplían el número de sujetos y repiten las pruebas. Mientras tanto, el ratón, el modelo de vertebrados más utilizado en la investigación biológica, tiene PG extremadamente pequeño, con un tamaño de menos de 1 mm13. Debido a esta limitación, los modelos de PG de ratón rara vez se han utilizado en la investigación intraoperatoria de identificación de PG.
Este artículo informa el establecimiento de un modelo de rata simple, directo y efectivo para estudios intraoperatorios de identificación de PG. Investigamos el uso de ratas nativas Sprague-Dawley (SD) sin ninguna modificación quirúrgica o ingeniería genética como un modelo animal confiable para probar un agente de contraste de imágenes PG, IONP, en una cirugía de tiroidectomía. Este modelo de rata demuestra una estructura fisiológica muy similar de PG y el microambiente circundante a la de los humanos, y el tamaño de PG de rata es lo suficientemente grande como para ser detectado visualmente en comparación con los de ratones. La mayoría de las ratas tienen un PG a cada lado de la glándula tiroides. La simplicidad y la eficacia de este modelo de rata se han demostrado mediante la realización de imágenes intraoperatorias de PG mejoradas con IONP en la cirugía de tiroidectomía.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>alcohol</td>
			<td>Li feng</td>
			<td>9400820067</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anesthesia machine</td>
			<td>RWD Company</td>
			<td>R520IE</td>
			<td>Machine number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>blade</td>
			<td>Daopian</td>
			<td>TB-JZ-10#</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cylindrical pillow</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>made by ourselves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>depilatory cream</td>
			<td>Nair</td>
			<td>TMG-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>electronic scale</td>
			<td>Hong xingda</td>
			<td>CN-HXD2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eosin</td>
			<td>Thermo Fisher (Waltham, USA).</td>
			<td>C0105S-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>erythromycin</td>
			<td>Shuang ji (Beijing, China)</td>
			<td>200409</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gauze</td>
			<td>Fulanns</td>
			<td>YY0331-2006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>heating pad</td>
			<td>Johon (ShenZhen,China)</td>
			<td>JH-36-2006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hematoxylin</td>
			<td>Thermo Fisher (Waltham, USA).</td>
			<td>C0105S-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>insulin injection needle</td>
			<td>Jiangyin NanquanMacromolecule</td>
			<td>20170702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iodophor cotton ball</td>
			<td>HOYON</td>
			<td>19-6007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iron oxide nanoparticle solution</td>
			<td>Zhongke Leiming Technology (Beijing, China)</td>
			<td>Mag9110-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>isoflurane</td>
			<td>Sigma Aldrich (St Louis USA).</td>
			<td>21112801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>needle holder</td>
			<td>Meijun</td>
			<td>MH0587</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>operation table</td>
			<td>BioJane</td>
			<td>BJ-P-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>paraformaldehyde solution</td>
			<td>Biosharp</td>
			<td>21269333</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rubber</td>
			<td>G-CLONE</td>
			<td> 
			XT41050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scanning machine</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>Slideview VS200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical forceps</td>
			<td>Suping</td>
			<td>SPHC-0676</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical knife handle</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>S3052-06-1EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical retractor</td>
			<td>TOCYTO</td>
			<td>18-4010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical scissors</td>
			<td>Suping</td>
			<td>SPHC-0795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical towel</td>
			<td>Along technology</td>
			<td>YCKJ-RJ-036205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>SA84G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>suture with needle</td>
			<td>Jinhuan (Shanghai,China)</td>
			<td>F301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vascular forceps</td>
			<td>Along technology</td>
			<td>YCKJ-RJ-016218</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water Bath-Slide Drier</td>
			<td>Hua su (Jinhua, China)</td>
			<td>HS-1145</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

establishment of a simple and effective rat model for intraoperative parathyroid gland imaging

La identificación de la glándula paratiroides (PG) es una necesidad crítica insatisfecha en la tiroidectomía. La identificación de la PG es un desafío en la cirugía de tiroides, ya que es similar en color a la glándula tiroides. La falta de modelos animales efectivos en la investigación preclínica es una limitación severa para el desarrollo de técnicas de identificación de PG. Este protocolo permite establecer un modelo de rata simple y eficaz para la identificación de PG. En este modelo, las nanopartículas de óxido de hierro negro (IONP) se inyectan localmente en la glándula tiroides y se difunden rápidamente dentro de la glándula tiroides, pero no en el PG. Un PG teñido negativamente y una glándula tiroides teñida positivamente se pueden identificar fácilmente a simple vista sin necesidad de microscopios externos. La posición del PG se puede identificar aumentando el contraste de color entre la glándula tiroides y el PG, basado en el color de los IONP negros. Este modelo de rata es de bajo costo y conveniente para la identificación de PG, y los IONP son un nuevo agente de contraste de PG.

En este modelo animal, incisimos quirúrgicamente el cuello de una rata SD para exponer la tráquea, la laringe y los tejidos circundantes. Luego, la glándula tiroides se ubicó visualmente a ambos lados de la tráquea; Tiene forma de mariposa y mide aproximadamente 3 mm x 5 mm. Un par de PG generalmente se encuentran en la parte superior de la glándula tiroides, y su color es muy similar al de los lóbulos de la glándula tiroides, lo que hace extremadamente difícil distinguirlos a simple vista (...

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Establishment of a Simple and Effective Rat Model for Intraoperative Parathyroid Gland Imaging

Hasta la fecha, el desarrollo de métodos de identificación de la glándula paratiroides (PG) está limitado por la falta de modelos animales en la investigación preclínica. Aquí, establecemos un modelo de rata simple y efectivo para imágenes intraoperatorias de PG y evaluamos su efectividad mediante el uso de nanopartículas de óxido de hierro como un nuevo agente de contraste de PG.

Establecimiento de un modelo de rata simple y eficaz para la obtención de imágenes intraoperatorias de la glándula paratiroides

Parathyroid gland (PG) identification is a critical unmet need in thyroidectomy. The identification of the PG is challenging in thyroid surgery as it is ...

La glándula paratiroides es un órgano pequeño con funciones muy importantes. Nuestro protocolo se puede utilizar para desarrollar nuevas tecnologías de identificación de PG que pueden ayudar a los cirujanos a protegerlo durante la tiroidectomía para el cáncer de tiroides. La principal ventaja de este modelo es que puede observar una clara diferencia entre la tiroides y los PG a través de la imagen negativa de IONP.Además, el costo y la dificultad operativa son considerablemente menores para este modelo de rata que para los modelos de animales grandes. Para comenzar, coloque una almohadilla térmica precalentada en la mesa quirúrgica para mantener la temperatura corporal del animal durante la cirugía, y luego transfiera la rata anestesiada a una cortina quirúrgica colocada en la mesa de operaciones. Usando bandas elásticas, fije las extremidades de la rata a la mesa de operaciones y coloque una almohada cilíndrica hecha de drapeado debajo del hombro de la rata para inclinar la cabeza hacia atrás, exponiendo completamente el área del cuello, luego aplique crema depilatoria en el área del cuello, hasta el espacio submandibular, hasta el proceso xifoideo y en ambos lados hacia el exterior del músculo esternocleidomastoideo.Después de tres minutos, limpie suavemente el cabello y la crema depilatoria con un pañuelo desechable. Luego, usando una bola de algodón yodóforo, esterilice el centro del cuello y el área circundante. del cual se elimina el vello.Cubra al animal con una cortina quirúrgica, manteniendo el orificio alineado con el área desinfectada. Usando el bisturí, haga aproximadamente una incisión longitudinal de cinco centímetros en la línea media anterior del cuello de la rata. Levante la piel a lo largo de ambos lados de la incisión y usando tijeras, corte longitudinalmente a lo largo de la línea alba cervicalis.Use fórceps para separar el músculo esternohioideo y el músculo esternotiroideo. Sujete los músculos separados delante del cuello con fórceps vasculares y tire del tejido sujetado hacia afuera. Con la aguja, pase la sutura a través del tejido sujetado.Haga un nudo y fije la sutura a la cortina quirúrgica de la mesa de operaciones. Localice el cartílago tiroides en función de su forma de escudo y el cartílago cricoides en función de su forma de anillo como límite superior en el área de operación, luego ubique la tráquea en función de su forma de anillo de cartílago tubular en la parte frontal y media del cuello como el límite inferior en el área de operación. Localice la glándula tiroides, una glándula roja en forma de mariposa en el lado opuesto de la tráquea entre los límites superior e inferior.A continuación, localice dos glándulas paratiroides en forma fusiforme que son rojizas, pero más claras que la glándula tiroides circundante con un cierto límite en los lados superior y externo de la glándula tiroides. Tome una fotografía frontal de las glándulas paratiroides con la tráquea, la tiroides y la laringe. Diseccionar la parte posterior del esófago y usando un retractor, exponer el lado derecho de las glándulas paratiroides.Tome una fotografía del lado derecho de las glándulas paratiroides con la glándula tiroides y la tráquea, y de manera similar exponga y capture el lado izquierdo de las glándulas. Use una jeringa de insulina para inyectar localmente 10 microlitros de suspensión de nanopartículas de óxido de hierro negro en el centro de la glándula tiroides, y presione suavemente el sitio de inyección con una gasa durante cinco segundos, luego observe la rápida difusión de las nanopartículas de óxido de hierro negro dentro de las glándulas tiroides, pero no las glándulas paratiroides, ya que tiñe negativamente las glándulas paratiroides y las diferencia de la tiroides circundante. Capture las fotografías frontales, izquierda y derecha de las glándulas paratiroides teñidas negativamente junto con la tráquea, la glándula tiroides y la laringe.Después de la inyección, el agente de contraste, las nanopartículas de óxido de hierro negro, se difunden fácilmente dentro de la glándula tiroides y la tiñen de negro, pero no pueden infiltrarse en la glándula paratiroides debido a su alta densidad de tejido. El análisis histológico de las nanopartículas de óxido de hierro negro inyectadas en la glándula tiroides reveló que las glándulas paratiroides están enriquecidas con células principales estrechamente alineadas, mientras que la glándula tiroides presenta muchos lúmenes sueltos que indican una densidad tisular mucho menor. Dos cosas importantes deben ser recordadas en este procedimiento.Primero, la postura de la rata. Recomendamos inclinar las orejas y la cabeza hacia atrás, exponiendo completamente el área del cuello. En segundo lugar, cuando inyectamos los IONPs, debemos usar una aguja de aseguramiento fino porque la superficie tiroidea está llena de vasos sanguíneos.Este procedimiento también se puede realizar mediante imágenes de autofluorescencia del PG, que no es invasivo, proporciona información en tiempo real y no utiliza colorante como agente de contraste, pero la señal de autofluorescencia es débil y la eficiencia de la imagen también es pobre. Otros investigadores pueden usar este modelo de rata simple y efectivo para desarrollar y evaluar nuevas tecnologías y productos de identificación de PG en lugar de usar animales grandes más complicados y costosos, como perros y cerdos.

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