Summary

Intratracheale inoculatie van Fischer 344 ratten met Francisella tularensis

Published: September 30, 2017
doi:

Summary

Dit protocol beschrijft intratracheale inentingen van Fischer 344 ratten met Francisella tularensis. Deze procedure bootst pulmonaire blootstelling van mensen aan deze potentiële biothreat agent en kan worden gebruikt voor het testen van vaccins en de therapeutische werkzaamheid tegen pulmonale tularemie.

Abstract

Pulmonaire infectie met de bacterie Francisella tularensis kan leiden tot de ernstige en potentieel dodelijke ziekte, tularemie, bij de mens. Als gevolg van het huidige gebrek aan een goedgekeurde tularemie vaccin voor de mens, is onderzoek gericht op de ontwikkeling van een vaccin met behulp van passende diermodellen. De Fischer 344 rat heeft ontpopt als een model dat menselijke gevoeligheid voor infectie van F. tularensis weerspiegelt, en daarom een aantrekkelijk model voor de ontwikkeling van een vaccin tularemie. Intratracheale inoculatie van de Fischer 344 rat met F. tularensis bootst pulmonaire blootstelling bij de mens. De succesvolle levering in de luchtpijp rat is essentieel voor de pulmonaire levering. Een Laryngoscoop met verlichting wordt gebruikt voor het correct intubate de tracheae van narcose ratten; de juiste plaatsing binnen de luchtpijp wordt bepaald door een simpel apparaat te detecteren ademhaling. Na intubatie, de cultuur van F. tularensis wordt geleverd in een gemeten dosis via spuit. Deze techniek standaardiseert pulmonaire levering van F. tularensis binnen de rat luchtpijp te evalueren van de werkzaamheid van het vaccin.

Introduction

F. tularensis (Ft) veroorzaakt de ziekte bij de mens, tularemie. Wanneer de bacteriën worden overgenomen door de pulmonaire route, leidt dit tot de tularemie, die hoge morbiditeit en mortaliteit1 heeft. F. tularensis wordt beschouwd als een agent van de biothreat als gevolg van het gevaar aërosol vormen is gekoppeld, en er is momenteel geen vaccin goedgekeurd voor menselijk gebruik in de VS Een intensieve inspanning wordt momenteel gewerkt aan het ontwikkelen van vaccins en therapeutische maatregelen tegen de tularemie, ter bescherming van de menselijke bevolking tegen het illegale gebruik van deze bacteriële biothreat.

Veel van de tularemie onderzoek heeft zich gericht op het muismodel, als gevolg van de extreme gevoeligheid van muizen tot F. tularensis infectie en de prevalentie van reagentia. Echter, muizen hebben bewezen een moeilijk model voor de ontwikkeling van een vaccin, als gevolg van de moeilijkheid van het aantonen van de werkzaamheid van het vaccin in dit model2. Onlangs, de Fischer 344 rat is ontwikkeld als een model voor tularemie vaccin ontwikkeling3. De gevoeligheid van de Fischer 344 rat naar verschillende ondersoort van F. tularensis bootst menselijke gevoeligheid4, en ratten kunnen worden beschermd tegen F. tularensis pulmonaire uitdaging door vaccinatie met een levende vaccinstam bekend om te beschermen mens5,6,7. Omdat de Fischer 344 rat voor sommige functies van F. tularensis infectie van de mens modellen, is het mogelijk een nuttig model voor de ontwikkeling van een vaccin dat tegen pulmonale F. tularensis beschermt blootstelling.

Een effectief vaccin moet beschermen van mensen tegen pulmonale blootstelling aan F. tularensis. De meest waarschijnlijke pulmonaire blootstelling van bewapende F. tularensis zou aërosol bacteriën door inademing in de longen8. Aërosol generatie van F. tularensis is echter zowel gevaarlijk en omslachtige, en vereist speciale apparatuur en insluiting. Een alternatieve route van pulmonaire blootstelling in de rat thats misschien meer aanpasbaar voor meerdere laboratoria gespecialiseerde apparatuur ontbreekt via intratracheale inenting6. Deze techniek maakt gebruik van een Laryngoscoop voor de juiste plaatsing van een katheter in de luchtpijp van een narcose rat. Plaatsing in de luchtpijp, in plaats van de slokdarm, wordt gecontroleerd door een eenvoudig apparaat dat luchtstroom uit de longen visualiseert. F. tularensis wordt vervolgens geleverd in de longen door middel van de katheter door administratie met een injectiespuit, gevolgd door de invoering van lucht in de katheter om de pulmonaire levering van de bacteriën. In tegenstelling, Jemski5 eerder gemeld dat F. tularensis geënt in Fischer 344 ratten via de intranasale route niet uit de longen tot 3 dagen na inoculatie kunnen worden gekweekt, die aangeeft dat intranasale inoculatie bij ratten doet niet leiden tot directe levering van bacteriën naar de longen.

Selecteer agent vormen van F. tularensis (F. tularensis subsp. tularensis, F. tularensis subsp. holarctica) vereisen Biosafety Level 3 (BSL3) insluiting procedures, waardoor videografie zou. F. novicida (Fn) is echter vrijgesteld van select agent status als gevolg van de avirulentie bij de gezonde mens, en kan veilig worden gebruikt onder Biosafety Level 2 (BSL2) voorwaarden9,10. Bovendien, Fn dient als basis voor levende verzwakte vaccins die tegen F. tularensis pulmonaire blootstelling beschermen kunnen wanneer geleverd via intratracheale inoculatie11,12,13. De hier gepresenteerde techniek zorgt voor de studie van infecties, die optreden via de pulmonaire route met behulp van ratten als een model voor de mens. Deze techniek kan worden uitgevoerd zonder de behoefte aan gespecialiseerde aërosol genererende apparatuur. FN werd gebruikt voor de technieken hier gefilmd.

Protocol

dit werk werd uitgevoerd in strikte overeenstemming met de aanbevelingen in de gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren van het National Institutes of Health. Dierlijke protocollen waarbij knaagdieren zijn goedgekeurd door de Universiteit van Texas in San Antonio institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) onder protocol MU009(RA). 1. voorbereiden katheter, luchtpijp Indicator en F. tularensis entmateriaal Bereiden katheter (20 G x 2 inch)</strong…

Representative Results

De humorale respons op intratracheale inoculatie van F. tularensis in de rat kan worden bepaald door de enzym-verbonden immunosorbent analyse (ELISA) tegen UV-geïnactiveerde bacteriën, zoals eerder beschreven11. Totale immunoglobuline G (IgG) reactie van Fischer 344 ratten op geïnactiveerd, hele cel bacteriën was beoordeeld post-intratracheale inoculatie met een verzwakte stam van Fn (107 CFU entmateriaal) op dag 14 en dag 28 (<strong class=…

Discussion

De Fischer 344 rat is steeds een belangrijk model voor tularemie vaccin ontwikkeling3. Blootstelling aan F. tularensis via de pulmonaire route is van cruciaal belang voor het aantonen van de werkzaamheid tegen bewapende vormen van F. tularensis, omdat deze vorm van aërosolen zijn geleverd. Intratracheale inoculatie van de rat vergemakkelijkt Gasbedwelming met behulp van de rat longen F. tularensis zonder de behoefte aan grote, dure en ingewikkelde aërosol genereren van…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Deze studie werd ondersteund door de verdediging bedreiging vermindering Agentschap (DTRA) onder contract HDTRA1-14-C-0116, en het Center for Excellence in infectie genomica (DOD #W911NF-11-1-0136).

Materials

GreenLine fiber optic blade size 0 Carefusion 5-5231-00 Macintosh American profile
GreenLight system laryngoscope handle Carefusion 4559GSP
Exel International Safelet I.V. Catheter EXEL INTERNATIONAL 26743
Slip Tip Sterile Syringes 1ml BD 309659
Broad Point Dressing Thumb Forceps Thermo Scientific 76-302
200ul barrier tip GeneseeScientific 24-142
1000ul pipette tip Olympus Plastics 24-173
Dremel 3000-2/28 Rotary tool kit Dremel 3000228
Rodent Intubation Stand Braintree Scientific RIS 200
Isoflurane Butler Schein NDC 11695-6776-2
Rodent anesthesia machine Surgivet VTC302 Classic T3
Rodent Anesthesia chamber Braintree Scientific AB 1

References

  1. Ellis, J., Oyston, P. C. F., Green, M., Titball, R. Tularemia. Clin Microbiol Rev. 15 (4), 631-646 (2002).
  2. Lyons, C. R., Wu, T. H. Animal models of Francisella tularensis infection. Ann N Y Acad Sci. 1105, (2007).
  3. Hutt, J. A., Lovchik, J. A., Dekonenko, A., Hahn, A. C., Wu, T. H. The Natural History of Pneumonic Tularemia in Female Fischer 344 Rats after Inhalational Exposure to Aerosolized Francisella tularensis subspecies tularensis Strain Schu S4. Am J Pathol. 187 (2), 252-267 (2017).
  4. Ray, H. J., et al. The Fischer 344 rat reflects human susceptibility to Francisella pulmonary challenge and provides a new platform for virulence and protection studies. PloS one. 5, e9952 (2010).
  5. Jemski, J. V. Respiratory tularemia: comparison of selected routes of vaccination in Fischer 344 rats. Infect Immun. 34 (3), 766-772 (1981).
  6. Wu, T. H., et al. Vaccination of Fischer 344 rats against pulmonary infections by Francisella tularensis type A strains. Vaccine. 27 (34), 4684-4693 (2009).
  7. Mara-Koosham, G., Hutt, J. A., Lyons, C. R., Wu, T. H. Antibodies contribute to effective vaccination against respiratory infection by type A Francisella tularensis strains. Infect Immun. 79 (4), 1770-1778 (2011).
  8. Oyston, P. C., Sjostedt, A., Titball, R. W. Tularaemia: bioterrorism defence renews interest in Francisella tularensis. Nat Rev Microbiol. 2 (12), 967-978 (2004).
  9. Kingry, L. C., Petersen, J. M. Comparative review of Francisella tularensis and Francisella novicida. Front Cell Infect Microbiol. 4, 35 (2014).
  10. Rohmer, L., et al. Comparison of Francisella tularensis genomes reveals evolutionary events associated with the emergence of human pathogenic strains. Genome Biol. 8 (6), R102 (2007).
  11. Chu, P., et al. Live attenuated Francisella novicida vaccine protects against Francisella tularensis pulmonary challenge in rats and non-human primates. PLoS Pathog. 10 (10), e1004439 (2014).
  12. Signarovitz, A. L., et al. Mucosal Immunization with Live Attenuated Francisella novicida U112ΔiglB Protects against Pulmonary F. tularensis SCHU S4 in the Fischer 344 Rat Model. PloS one. 7 (10), e47639 (2012).
  13. Cunningham, A. L., et al. Enhancement of vaccine efficacy by expression of a TLR5 ligand in the defined live attenuated Francisella tularensis subsp. novicida strain U112DiglB::fljB. Vaccine. 32 (40), 5234-5240 (2014).

Play Video

Citer Cet Article
Nguyen, J. Q., Zogaj, X., Adelani, A. A., Chu, P., Yu, J., Arulanandam, B. P., Klose, K. E. Intratracheal Inoculation of Fischer 344 Rats with Francisella tularensis. J. Vis. Exp. (127), e56123, doi:10.3791/56123 (2017).

View Video