Intratracheal vaksinering av Fischer 344 rotter med Francisella tularensis
Summary
Denne protokollen beskriver intratracheal vaksiner Fischer 344 rotter med Francisella tularensis. Denne prosedyren etterligner lunge eksponering av mennesker til denne potensielle biothreat agent og kan brukes til å teste vaksine og terapeutisk effekt mot lunge tularemia.
Abstract
Lunge smitte med bakterien Francisella tularensis kan føre til alvorlige og potensielt dødelige sykdommen, tularemia, hos mennesker. På grunn av gjeldende mangel av en godkjent tularemia vaksine for mennesker fokuserer forskning på vaksineutvikling utnytte riktig dyremodeller. Fischer 344 rotta har dukket opp som en modell som gjenspeiler menneskelige mottakelighet for F. tularensis infeksjon, og dermed er en attraktiv modell for tularemia vaksineutvikling. Intratracheal vaksinasjon av Fischer 344 rotte med F. tularensis etterligner lunge eksponering i mennesker. Vellykket levering i rotte luftrøret er avgjørende for lunge levering. Et laryngoskop med belysning brukes til riktig intubate tracheae bedøvet rotter; den riktige plasseringen i luftrøret bestemmes av en enkel enhet å oppdage puste. Etter intubasjon F. tularensis kulturen leveres i en målt dose via sprøyte. Denne teknikken standardiserer lunge levering av F. tularensis i rotte luftrøret evaluere vaksinen.
Introduction
F. tularensis (Ft) forårsaker menneskelig sykdommen, tularemia. Når bakterier er ervervet gjennom lunge ruten, fører dette til pneumonic tularemia, som har høy sykelighet og dødelighet1. F. tularensis regnes et biothreat agent på grunn av fare forbundet med aerosolized former, og det finnes for øyeblikket ingen vaksine godkjent for menneskelig bruk i USA Et intenst arbeid pågår å utvikle vaksiner og terapeutiske tiltak mot pneumonic tularemia, å beskytte befolkningen mot ulovlig bruk av denne bakteriell biothreat.
Alle tularemia undersøkelser har fokusert på musemodell, ekstreme følsomhet for mus til F. tularensis infeksjon og utbredelsen av reagenser. Imidlertid mus har vist seg for å være en vanskelig modell for vaksineutvikling, på grunn av vanskelighetene med å demonstrere vaksinen i denne modell2. Nylig er Fischer 344 rotta utviklet som en modell for tularemia vaksine utvikling3. Følsomheten av Fischer 344 rotta å forskjellige F. tularensis underarter etterligner menneskelige følsomhet4og rotter kan beskyttes mot F. tularensis lunge utfordring ved vaksinasjon med en live vaksine belastning kjent for å beskytte mennesker5,6,7. Fordi Fischer 344 rotte modeller noen funksjoner i F. tularensis infeksjon av mennesker, kan det være en svært nyttig modell for utvikling av en vaksine som beskytter mot lunge F. tularensis eksponering.
En effektiv vaksine må beskytte mennesker mot lunge eksponering for F. tularensis. Mest sannsynlig pulmonal eksponeringen fra weaponized F. tularensis ville være aerosolized bakterier inhalert i lungene8. Imidlertid aerosol generasjon av F. tularensis er både farlig og tungvint, og krever spesialisert utstyr og forvaring. En alternativ rute lunge eksponering i rotte som er kanskje mer tilpasningsdyktige for flere laboratorier mangler spesialisert utstyr er via intratracheal inoculation6. Denne teknikken bruker et laryngoskop for den riktige plasseringen av et kateter i luftrøret av en bedøvet rotte. Plassering i luftrøret, i stedet for spiserøret, kontrolleres av en enkel enhet som visualiserer luftstrøm fra lungene. F. tularensis leveres deretter inn i lungene gjennom kateter av administrasjonen med en sprøyte, etterfulgt av innføringen av luft i kateter å sikre lunge levering av bakterier. Derimot Jemski5 tidligere rapportert at F. tularensis inokulert i Fischer 344 rotter via intranasal-ruten ikke kan bli kultivert fra lungene til 3 dager etter vaksinasjon, som angir at intranasal vaksinasjon i rotter gjør ikke resulterer i direkte levering av bakterier inn i lungene.
Velg agent former for F. tularensis (F. tularensis subsp. tularensis, F. tularensis subsp. holarctica) krever biosikkerhet nivå 3 (BSL3) containment prosedyrer, som ville hindre videography. Imidlertid F. novicida (Fn) er unntatt fra Velg agent status på grunn av sin avirulence hos friske mennesker, og kan brukes trygt under grad 2 (BSL2) forhold9,10. Videre fungerer Fn som grunnlaget for live dempes vaksiner som kan beskytte mot F. tularensis lunge eksponeringen når levert via intratracheal inoculation11,12,13. Teknikken presenteres her muliggjør studiet av infeksjoner som oppstår gjennom lunge ruten utnytte rotter som modell for mennesker. Denne teknikken kan utføres uten behov for spesialisert aerosol-generering utstyr. FN ble brukt teknikker filmet her.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fischer 344 rotta er blitt en viktig modell for tularemia vaksine utvikling3. Eksponering for F. tularensis gjennom lunge ruten er avgjørende for å demonstrere effekt mot weaponized former for F. tularensis, fordi dette er levert som aerosoler. Intratracheal vaksinering av rotte forenkler eksponering av rotte lungene til F. tularensis uten behov for store, dyrt og komplisert aerosol generere utstyr. Alle eksperimenter utnytte Velg agent former for F. tularensis</em…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne studien ble støttet av forsvar trussel reduksjon Agency (DTRA) under kontrakt HDTRA1-14-C-0116 og senter for fremragende infeksjon Genomics (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
- Ellis, J., Oyston, P. C. F., Green, M., Titball, R. Tularemia. Clin Microbiol Rev. 15 (4), 631-646 (2002).
- Lyons, C. R., Wu, T. H. Animal models of Francisella tularensis infection. Ann N Y Acad Sci. 1105, (2007).
- 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).
- 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).
- Jemski, J. V. Respiratory tularemia: comparison of selected routes of vaccination in Fischer 344 rats. Infect Immun. 34 (3), 766-772 (1981).
- 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).
- 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).
- Oyston, P. C., Sjostedt, A., Titball, R. W. Tularaemia: bioterrorism defence renews interest in Francisella tularensis. Nat Rev Microbiol. 2 (12), 967-978 (2004).
- Kingry, L. C., Petersen, J. M. Comparative review of Francisella tularensis and Francisella novicida. Front Cell Infect Microbiol. 4, 35 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
