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細菌の病原性、病態、薬物毒性、薬効、生得の免疫反応の研究を実施する、代替の非哺乳類動物モデルとしてゴキブリをヒス マダガスカルを利用するプロトコルを提案します。
自然免疫の多くの側面は、哺乳類と昆虫の間保存されます。昆虫、 Gromphadorhina、属からゴキブリをヒス マダガスカルは、病原性、宿主-病原体相互作用、生得の免疫反応および薬の有効性の研究のための代替動物モデルとして利用できます。子育てに関する詳細は、歯擦音のゴキブリの繁殖と飼育が提供されます。またどのようにそれは細胞内病原体B. thailandensis、B. pseudomallei 病菌疽などの細菌に感染することを示す.歯擦音のゴキブリの使用は高価ではない、研究における哺乳類の使用規制問題を克服します。さらに、歯擦音のゴキブリ モデルを使用して検索結果、再現性と哺乳類モデルを用いて得られたもののようです。したがって、マダガスカルの歯擦音のゴキブリは、動物実験を行う際に検討する必要があります魅力的なサロゲート ホストを表します。
昆虫病原細菌と自然免疫生体防御研究するため代替の非哺乳類動物モデルとしての使用は、近年勢いを得ています。ロジスティック、これは、比較的安価なコストと取得、処理、および哺乳類に比べて昆虫の世話のしやすさのためです。規制政策研究に昆虫の使用を支配するがもないです。範囲対象ではありませんまたは任意の動物によって定められた制限使用委員会や政府機関。サロゲートの動物モデルとして昆虫、特に病原因子、ホスト病原体の相互作用、および抗微生物薬の効果の評価のための包括的なスクリーニングの調査に。その使用はそれにより動物実験1,2の行為に内在する倫理的なジレンマのいくつかを克服する研究に使用される哺乳類の数を減らすことができます。
昆虫は、昆虫と哺乳類の1、3の生来の免疫システム間の共通性の高度があるため代理ホストとして役立つかもしれない。Plasmatocytes 昆虫と哺乳類のマクロファージは貪食微生物4です。好中球に昆虫相手は血球5,6です。昆虫および哺乳類細胞における細胞内オキシダティブ バースト経路が似ています。両方の活性酸素種は、オーソログ p47phoxと p67phox蛋白質5によって生成されます。フリー ダイヤル昆虫や Toll 様受容体受容体と哺乳類におけるインターロイキン-1 の下流シグナル伝達カスケードも非常に似ています。7ディフェンシンなどの抗菌ペプチドの生産の両方の結果します。このように、昆虫は後生動物によって共有される一般の生得的な免疫機構を研究対象に利用できます。
属Gromphadorhinaからゴキブリをヒス マダガスカルと呼ばれる昆虫は、存在する場合、通常満期 5 ~ 8 cm に達する最大のゴキブリの種のひとつです。マダガスカル島にのみネイティブ、歯擦音のゴキブリは8気門と呼ばれる呼吸器系の開口部から空気を追放するとき生じる音それが作る - シューという音によって特徴付けられます。独特のヒスノイズは求愛と侵略の9のゴキブリをしっと叱る間社会的なコミュニケーションの形として機能し、男性はその生息地で妨げられたときに聞くことができます。マダガスカルの音を立てるゴキブリは、アメリカのゴキブリと他都市害虫種に比べてゆっくり動くが。及び繁殖; 簡単です。妊娠中の歯擦音のゴキブリは、一度に 20 に 30 子孫を生成できます。5 ヶ月で性的に成熟に達する、ニンフと呼ばれるゴキブリ ヒス赤ちゃん後に 6 回の脱皮を受けているし、5 歳生きることができます野生と飼育下8の両方。
マダガスカル活用して病菌疽、B. pseudomallei、細胞内の病原体に感染し、 B. thailandensis 10、11.の代理ホストとしてゴキブリをヒスゴキブリをしっと叱るでこれらの病原体の病原性細菌病菌、シリアのハムスターのベンチマーク モデル動物に病原性を示したに比べていた。B. pseudomalleiとB. 疽の 50% 致死量 (LD50) 両方モデル11に類似していたことがわかった。興味深いことに、 B. thailandensis齧歯動物モデルにおける非病原性は歯擦音のゴキブリ11致命的です。B. thailandensis感染に関してこの違い歯擦音のゴキブリ モデルの有用性を強調します。B. thailandensis変異体の減衰は、齧歯動物モデルでより歯擦音のゴキブリでより容易に解決できます。さらに、 B. thailandensisとして使用され多くの場合B. pseudomallei B. 疽 10,12,13, それの減衰の突然変異を識別するためのモデル生物でした。その劇毒性の親戚に同じような目標に します。
B. 疽に減衰するB. thailandensisシリアのハムスターと歯擦音のゴキブリでの病原性の違い、6 型分泌システム-1 (T6SS-1) などの重要な病原因子の変異にもかかわらず、B. pseudomalleiが B. thailandensis 11同様に減衰します。さらに、歯擦音のゴキブリ モデルを検証すると、個別 T6SS 突然変異体 (T6SS-2 T6SS 6) B. pseudomallei、シリアンハム スターにおける病原性のベアリングを持たない、残る歯擦音のゴキブリ11病原性という点で。したがって、歯擦音のゴキブリは 3細菌病菌の種の実行可能な代理の動物モデルであります。我々 は最近、病菌感染10とその毒性に対する抗マラリア薬クロロキン (CLQ) の有効性を検証するサロゲートの動物モデルとして歯擦音のゴキブリを利用しました。
ここでは、マダガスカルのケアと育児について述べるゴキブリをヒスと病菌の 3 種でこの昆虫に感染する方法について詳細に説明します。さらに、我々 は歯擦音のゴキブリは病原性細菌病菌の感染症で薬の有効性と、それ可能性が高いとしても同様の研究で他の細菌の病原体の代理ホストを勉強するサロゲート実行可能なモデルを示しています。
1. 歯擦音のゴキブリのコロニーを維持するための準備
2. 歯擦音のゴキブリ繁殖と飼育
3. ゴキブリ実験に備えて
4. 細菌培養と準備
注: このプロトコルで使用される細菌種は、 B. thailandensis、B. pseudomallei B. 疽。クラス ii B. 疽とB. pseudomalleiのすべての操作を行う必要があります。 または 3 実験室バイオ セーフティ レベル (BSL) に位置するクラス III 生物学的安全キャビネット。操作b. thailandensisと同様の生物学的安全キャビネットある BSL2 または BSL3 研究室のいずれか。BSL3 仕事のため制度の標準運用手順に従います。細菌を処理するとき個人用保護具の使用のための制度のガイドラインに従ってください。
5. 医薬品製剤
6. インジェクターのアセンブリ
7. ゴキブリ注射
8. ヒスノイズ ゴキブリの罹患率や死亡率の記録
このセクションは、マダガスカル ゴキブリをしっと叱るB. 疽、B. pseudomallei B. thailandensis; に感染していた場合に得られた結果を示しています。結果は細菌感染に対する薬物の効果、薬物の毒性病原性の勉強にこの昆虫が病菌の種の扱いやすい動物モデルであります。ゴキブリをしっと叱るよりは野生型B. pseudomallei K96243 親B. 疽に感染していたグループより弱毒変異株 (Δhcp1) に感染していたグループで生き残った SR1 またはB. thailandensis DW503 (図 1)。逆に、感染病原性変異体 (Δhcp2または Δhcp3) またはB. pseudomallei (図 1) と同様に、歯擦音のゴキブリが死亡しました。哺乳類の非病原性細菌病菌種、 B. thailandensis E264 そのアミノ配糖体の敏感な導関数 DW503 と感染を示す歯擦音のゴキブリ モデルは特にの突然変異の解明に適しています。B. thailandensis減衰 (図 2) に 。したがって、齧歯動物モデルよりもb. thailandensisの研究よりフィッティング動物モデルです。歯擦音のゴキブリを殺していない濃度または CLQ の複数の注射を増やすこれは薬物の毒性は歯擦音のゴキブリ モデル(図 3)でもテストすることができます示しています。さらに、図 4に CLQ のB. thailandensis感染に対する有効性を示します。ヒスノイズ ゴキブリ ケアや感染症の重要な側面は、図 5のとおりです。表 1は、実験中にゴキブリをしっと叱るの罹患率をスコアに使用できます。
図 1:強毒株と弱毒注入後ゴキブリの生存をヒス細菌病菌. グループごと 8 歯擦音のゴキブリは細菌懸濁液の 25 μ L を注入しました。ゴキブリをしっと叱るは 5 日間、一日一回の生存のためにチェックされました。(A) Hissing ゴキブリが親B. 疽を注入した SR1 (空白の正方形) または (閉鎖正方形) Δhcp1変異 100 CFUs で。(B) Hissing ゴキブリが野生型B. pseudomallei K96243 を注入した (開いている四角形)、Δhcp1 (閉鎖正方形)、Δhcp2 (開いた三角形)、または Δhcp3 (白丸) 変異 10 CFUs。(C) Hissing ゴキブリが親B. thailandensisを注入した DW503 (空白の正方形) または 100 CFUs の Δhcp1変異体 (正方形は休業)。図参照11に掲載されたもの。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 濃度の増加の注射後のゴキブリの生存をヒスB. thailandensis LD 用50 定量.グループごと 8 歯擦音のゴキブリは野生型B. thailandensis E264 を注入した (A) またはアミノ配糖体の敏感な派生物 DW503 (B) と生存は 7 日間の得点だった。LD50が 3 CFUs E264 のと DW503 の 6 CFUs です。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: クロロキンの注射後のゴキブリの生存をヒスします。グループごと 5 歯擦音のゴキブリを一度投与 (A) や 2 回 2 日連続で (B) 250 (ダイヤモンド)、500 (正方形) または 1,000 μ g (三角形) CLQ または PBS (円) と生存は 7 日間。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4:感染後のゴキブリの生存をヒスB. thailandensis ・とクロロキン。 治療10 に 12 グループごとゴキブリをしっと叱るB. thailandensis DW503 に感染していたとない扱われ (正方形)、 b. thailandensis DW503 に感染して、扱われて CLQ (三角形) CLQ だけ (ダイヤモンド) で治療された感染や放置 (円)。7 日間の生存率を記録しました。生存曲線、4 の別の実験の複合は、生存者の日に各治療の歯擦音のゴキブリの合計数で割った値の合計数に等しい割合表される示されます。CFU 接種を与え 20 LD5010 からであった。図参照10に掲載されたもの。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5:歯擦音のゴキブリ モデルに関連する画像。(A) A 女性の頭にゴキブリが欠けている突起をヒスします。(B) A 男性歯擦音のゴキブリは、角の存在によって識別できます。(C) A の歯擦音のゴキブリは、成長するその外骨格から脱皮する必要があります。新興の昆虫は色が白いが徐々 に暗くなり、新しい外骨格が硬化します。(D) 実験中に通気穴付きスナップ キャップ プラスチック製コンテナーに収容されるゴキブリをしっと叱る。(E) の下で BSL3 ゴキブリをしっと叱る条件に入ってネジ キャップ プラスチック容器です。(F) A マウスの大きなケージは、歯擦音のゴキブリのコロニーの家に使用されます。それは、食料、水、隠れの段ボールの卵のカートンを含める必要があります。(G) Hissing ゴキブリが繰り返しのピペットに添付 1 mL 注射器で注入されます。(H) A 歯擦音のゴキブリが腹部 terga 間皮膚の膜を通して注射による接種します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
1 | ライブ、通常 | -積極的にモバイル -をつかみ、歯擦音のゴキブリを拾ったときに指を保持することができます。 |
2 | ライブ、無気力 | -クロールを当てるときは不動 |
3 | ライブ、瀕死 | -足に隠れて動かない -当てるときに移動しません。 -アンテナおよび/または足を当てるときに移動 |
4 | 死者 | -足に隠れて動かない -採用を働きかけ、アンテナは移動しません -採用を働きかけ、足は移動しません |
表 1: ゴキブリ罹患率をスコアリング システムをヒスします。ゴキブリをしっと叱るのグループの全体的なスコアは、グループで最高のスコアで歯擦音のゴキブリに基づいています。
最適な実験条件は最小限の一貫性のある時間のコミットメントが必要です健康の歯擦音のゴキブリ コロニーで始まります。比較的長い間行くことができるゴキブリをしっと叱る (~ 週間) 食料と水、なし毎週または隔週のケージのメンテナンスを提供する必要があります。これは、食料と水の供給をチェックし、ケージの乾燥を確実に含まれます。順化と; 高温孵化の間に特に重要です乾燥の生きている条件を維持します。我々 はより歯擦音のゴキブリが死ぬことを見つけるとコンテナーが毎日掃除しないとき高温に速い速度で。
一貫性のある投薬や歯擦音のゴキブリの接種にキーしっかりと反復的なピペットのディスペンサー ボタンを押すことです。このテクニックの練習、反復的なピペットにシリンジの読み込みおよび空白注射を実行することをお勧めします。技術に新しい演算子プロシージャの最も時間のかかるステップが保持または射出時歯擦音のゴキブリを固定します。したがって、保持とより野心的なプロジェクトに取り組む前に複数の歯擦音のゴキブリを注入のテクニックを練習しても強くお勧めします。これは、注射に専ら使用される歯擦音のゴキブリの小さいグループを維持することによって実現できます。ゴキブリをしっと叱る持株 (例えば滑らかな曲面上の歯擦音のゴキブリを固定; ヒスノイズ止まったその側、他手法の歯擦音のゴキブリを保持しているときに、注射を迅速行うことことがわかったが中指人差し指と親指固定中にゴキブリ) は好まれるかもしれないし、異なる事業者が検討する必要があります。
歯擦音のゴキブリ モデルを使用と動物モデルとして使用されている、その他昆虫モデル (例えばワックス ワーム幼虫ハチミツガとミバエショウジョウバエ) 上のいくつかの利点を提供します。病菌感染16,17,18。たとえば、歯擦音のゴキブリの実験的ウィンドウから範囲ヶ月年研究者、柔軟性ワックス ワーム幼虫はわずか 5 日間19,20に対し。ワックス ワーム幼虫 5 日間も繭の箱詰めと一致します。繭の除去は、幼虫20物理的な外傷を引き起こす可能性のある労働集約的なプロセスです。もっと重要なは、両方で減衰B. thailandensis T6SS 1 変異シリアのハムスターと歯擦音のゴキブリの11はガレリアガレリアの調査のためのよいモデルではないことを示唆しているでB. thailandensis (データは示されていない) で T6SS などのいくつかの変異。
歯擦音のゴキブリの使用は、フルーツ フライ上のいくつかの利点を示します。歯擦音のゴキブリは大きいと注射時に簡単に処理することができますタフな外骨格を持つ実質的な体重です。対照的に、フルーツ フライは小さく、接種のため特殊な装置が必要です。また、歯擦音のゴキブリは自然に類似している温度で生活や人間の体温を超える、フルーツ フライの最適温度は 22 に 28 ° c勉強 (多核巨細胞形成細菌病菌 10) など人間の体温に依存しているプロセスのコンテキストの限定的な使用のフルーツ フライになります。
ゴキブリをしっと叱るの使用にいくつかの欠点が存在します。同様、歯擦音のゴキブリの遺伝学はショウジョウバエかもガレリアのものとして研究いません。歯擦音のゴキブリには、実質的な「嫌なもの」または総要素もあります。ただし、歯擦音のゴキブリは、種に固有の研究での使用に明確な利点を提供することにより細菌病菌の魅力的で現実的な代理ホストを残ります。私たちイラストがマダガスカル ゴキブリは病菌の扱いやすい代理ホストのヒスノイズ、それは非常に可能性が高いが他の細菌の病原体のための代理ホストとしても使えます、我々 は現在そのような研究で it を活用しました。
著者が明らかに何もありません。
J ・ チュア、n. a. フィッシャー、d. DeShazer、午前フリードランダー原稿で説明する手順を設計されています。J ・ チュア、n. a. フィッシャー、標準偏差 Falcinelli + DeShazer は、実験を実行しました。J ・ チュアは、原稿を書いていた。
著者は、ジョシュア ・ J ・ w ・粕毛、ノラ + ドイル、ニコラス ・ r ・ カーターとスティーブン A. Tobery の優秀なテクニカル サポートとデビッド p. Fetterer、スティーブン j. カーン統計分析のためにありがとうございます。
仕事によって、防衛脅威の減少代理店の提案 #CBCALL12-THRB1-1-0270 A.M.F と #CBS を受けました。D.D. に MEDBIO.02.10.RD.034
意見、解釈、結論及び提言、これらの者を必ずしも米国軍隊によって支持されません。
この文書の内容が必ずしも反映しないビューまたは国防省の政策も言及されている商号、商品、または組織は、米国政府によって裏書を意味します。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Madagascar hissing cockroach | Carolina Biological Supply Co, Burlington, NC | 143668 | |
Kibbles n Bits, any flavor | Big Heart Pet Brands, San Francisco, CA | UPC #079100519378 | |
Snap on disposable plastic containers or equivalent | Rubbermaid, Huntersville, NC | UPC #FG7F71RETCHIL | |
Screw on disposable plastic containers or equivalent | Rubbermaid, Huntersville, NC | UPC #FG7J0000TCHIL | |
Tridak STEPPER series repetitive pipette | Dymax Corporation www.dymax.com | T15469 | |
Syringe (1 mL) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 309659 | |
Needle (26 or 27G x 1/2) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 305109, 305111 | |
Chloroquine diphosphate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | C6628 | |
Phosphate buffered saline | Gibco/ Thermo Fisher Scientific, Gaithersburg, MD | 10010023 | |
Difco Luria- Bertani (Lennox) | Becton Dickinson, Sparks, MD | 240230 | |
Agar | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | A1296 | |
Glycerol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | G6279 |
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