השימוש חסרי חוליות גלריה מלאבלה כמודל זיהום לחקור את מתחם שחפת של פטרת

שחפת (TB) הוא איום גדול על בריאות הציבור העולמי עם 9,000,000 מקרים חדשים בשנה ו 1,500,000 מקרי מוות¹. בנוסף, מעריכים כי רבעון אחד של אוכלוסיית העולם נגוע בסוכן סיבתי של המחלה, שחפת של פטרת (Mtb). בין האוכלוסייה הנגועה, 5-10% יפתחו מחלת שחפת פעילה במהלך חייהם. יתר על כן, הופעתה והתפשטות של עמיד בפני סמים עמידים (MDR) ובאופן מקיף-סמים (XDR) עמידים Mtb מהווה איום רציני לבקרת מחלות, עם 123 מדינות לדווח לפחות אחד xdr מקרה¹. הטיפול בשחפת דורש קוקטייל של לפחות ארבעה תרופות נגד פטרת, אשר isoniazid ו גריסופלובין מרשם עבור משך המינימום של שישה חודשים; טיפול משויך לעיתים קרובות עם תופעות לוואי מורכבות ורעלים. הגנה מפני החיסון היחיד ברישיון נגד שחפת, משתנה בונגד בוגקטריה באקלוס-Guérin(bcg). הבנה לא מלאה של הפתוגנזה של TB הסלים באופן משמעותי את התפתחותם של אסטרטגיות טיפוליות חדשות וחיסונים.

במשך עשרות שנים מודלים לזיהום בעלי חיים היו חיוניים עבור מחקר TB להבין את בסיסי התגובה ואת תגובת מארח לזיהום, וכלה להעריך הרומן אנטי פטרת סוכנים, אימונוtherapeutics ומועמדים חדשים חיסון^{3, 4}. עם זאת, מחקר באמצעות מודלים לזיהום בעלי חיים של tb הוא קשה לשמצה כמו פתוגנזה והתקדמות של הידבקות בשחפת הם מורכבים, ואין מודל בעלי חיים יחיד מחקה את הספקטרום המלא ותכונות חשובות של המחלה^{5 ,6}. יתרה מזאת, ניסויים בבעלי חיים הם יקרים, זמן רב להתחייב ודורשים צידוק מוסרי מלא. אף על פי כן, מודלים לזיהום בעלי חיים של TB תוארו בפרימטים שאינם אנושיים (למשל, קופי מאני), שרקנים, ארנבים, בקר, חזירים, עכברים ודגי זברדג, עם כל אחד שיש להם את המגבלות שלהם^3,4. מודל murine הוא המודל הנפוץ ביותר בשל עלות, זמינות של קווים מסוג, שימוש בזיהום ושפע של ריאגנטים אימונולוגיים. עם זאת, הם לא בדרך כלל טופס גרשמות הקשורים באזורים של היפוקסיה האופייניים לזיהום שחפת סמויה (LTBI)⁶. שרקנים הם רגישים מאוד לזיהום Mtb , עם היווצרות גרגירומה מוקדם דומה לאלה בבני אדם, והם בשימוש נרחב בבדיקות החיסון; ובכל זאת, העדר ריאגנטים אימונולוגיים מסלים את השימוש בהם כמודל זיהום⁷. Zebrafish מתאימים ההקרנה בקנה מידה גדול בשלב מוקדם מחקרים טרום קליניים בשל גודלם הקטן, הרבייה מהירה וכלים גנטיים מתקדמים, אבל הם מבחינה אנטומית ושונה פיזיולוגית לבני אדם והם רגישים רק ל הזיהום של פטרת מרינום³. מודלים של בעלי חיים הדומים ביותר לזיהום האנושי Mtb הם בני אדם שאינם יונקים אנושיים (למשל, מקוק), אבל הם יקרים ויש להם שיקולים אתיים ומעשיים משמעותיים אשר מגביל במידה ניכרת את השימוש⁸.

זחל חרק של עש שעווה גדול או החלת דבש, גלריה מלאבלה, הפכו פופולרי יותר ויותר כמודל זיהום עבור מגוון של פתוגנים חיידקים ופטריות⁹, וכמסך עבור מועמדים הרומן מיקרוביאלית סמים ¹⁰. G. מלונולה היא מודל חסרי חוליות מוצלח בשל המערכת החיסונית מתוחכמת שלה (מורכב הגנות הסלולר וההומוראלית) החולקת רמה גבוהה של דמיון מבניים ופונקציונלי זה של בעלי חוליות¹¹ . זה כולל מנגנונים החיסונית כגון phagocyציטוזה של פתוגנים על ידי הומוציטים (פונקציונלית דומה למקרופאג ונויטרופילים)^12,13, הייצור והסירקולציה של אנטי חיידקים פפטידים (אמפר) ו משלים כמו חלבונים בתוך המוליקמ (מקבילה לדם של יונקים) של G. מלבלה¹¹. יתרונות אחרים^9,14,15 של G. מלונולה הזחלים כמודל כוללים 1) גודל גדול שלהם (20-30 מ”מ) אשר מאפשר מניפולציה קלה וזיהום, כמו גם אוסף של רקמה המוליקמ לניתוח, 2) תחזוקה קלה ב 37 ° c, תואם לחקר פתוגנים אנושיים, 3) זיהום מדויק על ידי הזרקה ללא צורך הרדמה, 4) היעילות של סוכנים מיקרוביאלית ניתן להעריך ניצול פחות סמים עבור הערכה, 5) חוסר אילוצים מוסריים בהשוואה לשימוש ביונקים, 6) גדלים של קבוצות גדולות ניתן להשתמש בהשוואה למודלים של בעלי חיים המאפשרים שימוש ביותר, ו -7) פעמים קצרות יותר עבור ניסויים בזיהום נדרשים.

במחקר שנערך לאחרונה, הדגמנו כי G. מלונו יכול לשמש כמודל זיהום הרומן לחקר הפתוגנזה של זיהום על ידי biלומינטאז M. סטרפטקוקוס bcg lux, גרסה ששונתה גנטית של זן החיסון וחבר של קומפלקס Mtb (mtbc)¹⁶. בעוד G. מלונולה כבר שימש בעבר כמודל זיהום עבור חיידקים שאינם בעלי בקטריות (ntm), בעיקר M. מרנום ו- פטרת abscessus^17,18, מחקרים באמצעות mtbc מוגבלים ל זה של לי ואח ‘¹⁶. ביולומילטיות ללא פתוגניים זנים מפטרת, אשר ניתן להשתמש ברמת הבלימה (CL) 2 כפונדקאית עבור Mtb, להציע את היתרונות של בטיחות ומעשיות על פני החיידקים פתוגניים. לאחר הזיהום עם BCG lux, הזחלים מתחילים לפתח מבנים כמו גרגירומה מוקדם, אשר יכול לספק תובנה יקר לתפקיד של חסינות מולדת בהקמת שחפת זיהום¹⁶. בנוסף, זה מודל זיהום פשוט חסרי חוליות יש את הפוטנציאל לספק מהירה, בעלות נמוכה, הערכה אמינה של שחפת הפתוגנזה המשלבת אתגר מבוקר ומשכפל מרובים עבור התוכסות. יתר על כן, המודל יש את הפוטנציאל לשמש למסך הרומן anti-TB מועמדים החיסון בפיתוח מוקדם, הפחתת מספר כולל של בעלי חיים בניסויים. היכולת למדוד שינויים במבנה הפונדקאי והפתוגן, הטרנס והפרוטפה כדי לקבוע יעדי סמים ולהעריך מנגנוני פעולה של תרופות מעשיות וחיסונים טיפוליים, גם הם יתרון.

כאן אנו מתארים את הפרוטוקולים הניסיוניים להכנת ביולומינסיום . סטרפטקוקוס bcg lux לוקס ו -g. מרכך זחלים עבור זיהום פטרת, כמו גם את הנחישות של הזחל וגם מפטרת הישרדות בתגובה לזיהום.