प्रोटोकॉल स्टेफिलोकोकस ऑरियस से संक्रमित एक पूर्व विवो ओविन घायल त्वचा मॉडल स्थापित करने के लिए एक चरण-दर-चरण विधि का वर्णन करता है। यह उच्च-थ्रूपुट मॉडल पारंपरिक माइक्रोबायोलॉजी तकनीकों की तुलना में विवो में संक्रमण का बेहतर अनुकरण करता है और शोधकर्ताओं को उभरते रोगाणुरोधी की प्रभावकारिता का परीक्षण करने के लिए शारीरिक रूप से प्रासंगिक मंच के साथ प्रस्तुत करता है।
एंटीमाइक्रोबियल का विकास तेजी से कम सफलता दर के साथ एक महंगी प्रक्रिया है, जो रोगाणुरोधी खोज अनुसंधान में आगे निवेश को कम आकर्षक बनाता है। रोगाणुरोधी दवा की खोज और बाद में व्यावसायीकरण को अधिक आकर्षक बनाया जा सकता है यदि एक असफल-तेज-और-असफल-सस्ता दृष्टिकोण लीड अनुकूलन चरणों के भीतर लागू किया जा सकता है जहां शोधकर्ताओं के पास दवा डिजाइन और सूत्रीकरण पर अधिक नियंत्रण है। इस लेख में, स्टेफिलोकोकस ऑरियस से संक्रमित एक पूर्व विवो ओविन घायल त्वचा मॉडल के सेटअप का वर्णन किया गया है, जो सरल, लागत प्रभावी, उच्च थ्रूपुट और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है। मॉडल में जीवाणु शरीर विज्ञान संक्रमण के दौरान नकल करता है क्योंकि जीवाणु प्रसार ऊतक को नुकसान पहुंचाने के लिए रोगज़नक़ की क्षमता पर निर्भर है। घाव संक्रमण की स्थापना इनोकुलम की तुलना में व्यवहार्य जीवाणु गणना में वृद्धि से सत्यापित होती है। इस मॉडल का उपयोग लीड ऑप्टिमाइज़ेशन चरण में उभरते रोगाणुरोधी की प्रभावकारिता का परीक्षण करने के लिए एक मंच के रूप में किया जा सकता है। यह तर्क दिया जा सकता है कि इस मॉडल की उपलब्धता एक असफल-फास्ट-एंड-फेल-सस्ते मॉडल के साथ रोगाणुरोधी विकसित करने वाले शोधकर्ताओं को प्रदान करेगी, जो बाद के पशु परीक्षणों में सफलता दर बढ़ाने में मदद करेगी। मॉडल अनुसंधान के लिए पशु उपयोग की कमी और शोधन की सुविधा भी प्रदान करेगा और अंततः क्लिनिक में त्वचा और नरम ऊतक संक्रमण के लिए नए रोगाणुरोधी के तेजी से और अधिक लागत प्रभावी अनुवाद को सक्षम करेगा।
त्वचा संक्रमण एक महत्वपूर्ण वैश्विक मुद्दा है, जिसमें दुनिया भर के स्वास्थ्य सेवा प्रदाताओं के लिए बड़ी आर्थिक लागत है। रोगजनकों द्वारा मल्टीड्रग प्रतिरोध और बायोफिल्म गठन का विकास गैर-उपचार घावों के प्रसार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है 1,2,3,4. इसके परिणामस्वरूप, त्वचा और नरम ऊतक संक्रमण विस्तारित अस्पताल में भर्ती होने और बाद मेंपुनः प्रवेश के लिए अधिक सामान्य कारणों में से एक हैं। घाव भरने में देरी रोगी और स्वास्थ्य सेवा प्रदाताओं दोनों के लिए महंगी है, कुछ अनुमानों से पता चलता है कि अमेरिका में सालाना लगभग 6.5 मिलियन रोगी प्रभावित होते हैं। यूके में, त्वचा संक्रमण और संबंधित जटिलताओं के परिणामस्वरूप सालाना लगभग 75,000 मौतेंहोती हैं।
स्टेफिलोकोकस ऑरियस (एस ऑरियस) एक दुर्जेय घाव रोगज़नक़ है जो अक्सर रोगी केघावों से अलग होता है 2,7. 2000 के दशक में मल्टीड्रग प्रतिरोध के उद्भव की दर में भारी वृद्धि हुई। इस समय के दौरान, लगभग 60% तीव्र जीवाणु त्वचा और त्वचा संरचना संक्रमण मेथिसिलिन प्रतिरोधी एस ऑरियस1 के लिए कल्चर पॉजिटिव थे। पिछले 2 दशकों के भीतर स्टेफिलोकोसी, और वास्तव में अन्य रोगजनकों के बीच मल्टीड्रग-प्रतिरोधी उपभेदों की बढ़ती संख्या, कार्रवाई के नए तरीकों के साथ एंटीबायोटिक दवाओं के तेजी से विकास की तत्काल आवश्यकता को इंगित करती है जो प्रतिरोध को दूर कर सकती है।
हालांकि, 2000 के दशक की शुरुआत से, एंटीबायोटिक खोज कार्यक्रमों में लंबे समय तक विकास समय और कम सफलता दर का वर्चस्व रहा है, अमेरिका में नैदानिक परीक्षणों में प्रवेश करने वाले केवल 17% नए एंटीबायोटिक्स बाजार अनुमोदन प्राप्त करतेहैं। यह उभरते एंटीबायोटिक दवाओं के इन विट्रो परीक्षण और उनके नैदानिक परिणामों के बीच असमानता का सुझाव देता है। यह तर्क दिया जा सकता है कि यह असमानता काफी हद तक विवो में संक्रमण के दौरान और पारंपरिक सूक्ष्मजीवविज्ञानी तरीकों के दौरान बैक्टीरियल फिजियोलॉजी में अंतर के कारण है जब इन विट्रो प्रीक्लिनिकल चरणों में एंटीबायोटिक दवाओं की प्रभावकारिता का परीक्षण किया जाता है। इसलिए, एंटीबायोटिक खोज कार्यक्रमों में सफलता दर में सुधार के लिए संक्रमण के दौरान जीवाणु शरीर विज्ञान के अधिक प्रतिनिधि नवीन प्रयोगशाला विधियों की आवश्यकता होती है।
त्वचा संक्रमण का अध्ययन करने के लिए वर्तमान तरीकों में जीवित जानवरों (जैसे, चूहों), पूर्व विवो त्वचा मॉडल (जैसे, पोर्सिन), और 3 डी ऊतक-इंजीनियर त्वचा मॉडल (जैसे, मानव) 9,10,11,12 में अध्ययन शामिल हैं। जीवित जानवरों में अध्ययन सख्ती से विनियमित होते हैं और अपेक्षाकृत कम थ्रूपुट होते हैं। पशु मॉडल में, घाव और संक्रमण जानवरों के लिए महत्वपूर्ण संकट का कारण बनता है और नैतिक चिंताओं को बढ़ाता है। मानव त्वचा मॉडल, पूर्व विवो या ऊतक-इंजीनियर, को नैतिक अनुमोदन, स्थानीय और वैश्विक कानून (मानव ऊतक अधिनियम, हेलसिंकी की घोषणा) के अनुपालन की आवश्यकता होती है, और ऊतकों को प्राप्त करने में कठिनाई होती है, कुछअनुरोधों को पूरा करने में वर्षों लगते हैं। दोनों मॉडल प्रकार श्रम गहन हैं और प्रयोगात्मक सफलता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। कुछ वर्तमान पूर्व विवो त्वचा संक्रमण मॉडल को संक्रमण को सक्षम करने के लिए घाव बिस्तर के लिए पूर्व-टीकाकृत डिस्क और एडिटिव्स की आवश्यकता होती है; यद्यपि ये मॉडल अविश्वसनीय रूप से उपयोगी हैं, संक्रमण प्रक्रिया में सीमाएं हैं क्योंकि एडिटिव्स पोषक तत्व स्रोत 10,15,16,17 के रूप में घाव बिस्तर के उपयोग को सीमित करते हैं। इस अध्ययन में वर्णित मॉडल घाव बिस्तर के लिए कोई योजक का उपयोग नहीं करता है, जो यह सुनिश्चित करता है कि संक्रमण की विकृति और व्यवहार्य सेल गिनती एकमात्र पोषक तत्व स्रोत के रूप में घाव बिस्तर के प्रत्यक्ष उपयोग का परिणाम है।
नई प्रयोगशाला विधियों की आवश्यकता को देखते हुए, उभरते एंटीबायोटिक दवाओं की प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने में उपयोग के लिए त्वचा संक्रमण का एक नया उच्च-थ्रूपुट एक्स विवो ओविन मॉडल विकसित किया गया है। त्वचा संक्रमण अध्ययन कई चुनौतियों का सामना करते हैं- उच्च लागत, नैतिक चिंताएं और मॉडल जो पूरी तस्वीर 20,21 नहीं दिखाते हैं। पूर्व विवो मॉडल और 3 डी एक्सप्लेंट मॉडल रोग प्रक्रिया के बेहतर विज़ुअलाइज़ेशन की अनुमति देते हैं और प्रभाव उपचार अधिक चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक मॉडल से हो सकते हैं। यहां, एक उपन्यास ओविन त्वचा मॉडल का सेटअप वर्णित है, जो सरल, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक है और इसमें उच्च थ्रूपुट है। ओविन त्वचा को चुना गया था क्योंकि भेड़ बड़े स्तनधारियों में से एक हैं जो आमतौर पर विवो में संक्रमण के लिए प्रतिक्रियाओं को मॉडल करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, वे बूचड़खानों से आसानी से उपलब्ध हैं, अनुसंधान के लिए त्वचा की स्थिर आपूर्ति सुनिश्चित करते हैं, और उनके शवों को झुलसाया नहीं जाता है, जिससे अच्छी ऊतक गुणवत्ता सुनिश्चित होती है। इस अध्ययन ने एस ऑरियस को आदर्श रोगज़नक़ के रूप में इस्तेमाल किया; हालांकि, मॉडल अन्य सूक्ष्मजीवों के साथ अच्छी तरह से काम करता है।
रोगाणुरोधी का विकास एक महत्वपूर्ण लेकिन महंगा उद्यम है जिसकी लागत लगभग $ 1 बिलियन है और इसे पूरा करने में लगभग 15 साल लगते हैं। रोगाणुरोधी दवा की खोज और रोगाणुरोधी दवा प्रभावकारिता के प्रीक्लिनिकल अध्यय…
The authors have nothing to disclose.
लेखक वित्त पोषण के लिए ईपीएसआरसी (ईपी / आर 513313/1) को धन्यवाद देना चाहते हैं। लेखक मेमनों के सिर प्रदान करने और परियोजना के शुरुआती चरणों में इतने मिलनसार होने के लिए कैलो, चेस्टरफील्ड में आर बी इलियट और सोन बूचड़खाना को भी धन्यवाद देना चाहते हैं, इस प्रोटोकॉल के विकास के दौरान उनके समर्थन के लिए कासिया एमरी, और हिस्टोलॉजी नमूनों को संसाधित करने के लिए शेफील्ड विश्वविद्यालय में संक्रमण, प्रतिरक्षा और कार्डियोवैस्कुलर रोग विभाग से फियोना राइट और इस परियोजना में अविश्वसनीय रूप से सहायक होने के लिए।
24 Well Companion Plate | SLS | 353504 | |
4 mm Biopsy Punch | Williams Medical | D7484 | |
50 ml centrifuge tubes | Fisher Scientific | 10788561 | |
8 mm Biopsy Punch | Williams Medical | D7488 | |
Amphotericin B solution, sterile | Sigma | A2942 | |
Colour Pro Style Cordless Hair Clipper | Wahl | 9639-2117X | Hair Clippers |
Dual Oven Incubator | SLS | OVe1020 | Sterilising oven |
Epidermal growth factor | SLS | E5036-200UG | |
Ethanol | Honeywell | 458600-2.5L | |
F12 HAM | Sigma | N4888 | |
Foetal bovine serum | Labtech International | CA-115/500 | |
Forceps | Fisher Scientific | 15307805 | |
Hair Removal Cream | Veet | Not applicable | |
Heracell VIOS 160i | Thermo Scientific | 15373212 | Tissue culture incubator |
Heraeus Megafuge 16R | VWR | 521-2242 | Centrifuge |
Homogenizer 220, Handheld | Fisher Scientific | 15575809 | |
Homogenizer 220, plastic blending cones | Fisher Scientific | 15585819 | |
Insert Individual 24 well 0.4um membrane | VWR International | 353095 | |
Insulin, recombinant Human | SLS | 91077C-1G | |
Medium 199 (MK media) | Sigma | M0393 | |
Microplate, cell culture Costar 96 well | Fisher Scientific | 10687551 | |
Multitron | Infors | Not applicable | Bacterial incubator |
PBS tablets | Sigma | P4417-100TAB | |
Penicillin-Streptomycin | SLS | P0781 | |
Plate seals | Fisher Scientific | ESI-B-100 | |
Safe 2020 | Fisher Scientific | 1284804 | Class II microbiology safety cabinet |
Scalpel blade number 15 | Fisher Scientific | O305 | |
Scalpel Swann Morton | Fisher Scientific | 11849002 | |
Sodium bicarbonate | Sigma | S5761-1KG | |
Toothed Allis Tissue Forceps | Rocialle | RSPU500-322 | |
Tryptic Soy Agar | Merck Life Science UK Limited | 14432-500G-F | |
Tryptic Soy Broth | Merck Life Science UK Limited | 41298-500G-F | |
Vimoba Tablets | Quip Labs | VMTAB75BX |