II Mikrobiológiai minőségi előírások
Gnotobiotikus állatok, akár axénikus (azaz, csíramentes) vagy néhány nem patogén baktériumból álló, meghatározott mikrobiommal társítottak, a kutatásban használt állatok kis hányadát teszik ki; felhasználásuk azonban valószínűleg növekedni fog a mikrobiomnak az emberi egészségre gyakorolt mélyreható hatásaival és változatos hatásaival kapcsolatos kutatások, valamint a kutatási modellek kísérleti válaszainak növekedésével (Bech-Nielsen et al., 2012; Friswell et al., 2010; Grada és Weinbrecht, 2013). Mint már említettük, a legtöbb laboratóriumi állatot SPF-nek nevezik annak jelzésére, hogy a HM bizonyította, hogy mentes a kizárási listán szereplő kórokozóktól.
A rágcsálókra, nyulakra és más gyakori laboratóriumi állatfajokra vonatkozó kizárási listákat a laboratóriumi állattani szervezetek erőfeszítéseinek (Guillen, 2012; Nicklas, 2008; Nicklas et al., 2002), valamint az orvosbiológiai kutatás globalizációjának köszönhetően a fejlett világban jelentősen harmonizálták. Emellett a vásárlókért folytatott verseny arra ösztönzi a forgalmazókat, hogy újonnan felfedezett kórokozóktól mentes SPF-állatokat kínáljanak, a diagnosztikai laboratóriumokat pedig arra, hogy teszteket fejlesszenek ki ezekre a kórokozókra (Shek, 2000). Az SPF egerek és patkányok kizárási listái több okból is kiterjedtebbek, mint a nyulaké és más gyakori laboratóriumi állatfajoké. Először is, mivel az egerek és a patkányok teszik ki a kutatásban használt állatok túlnyomó többségét, logikus, hogy többet tudunk a bennük honos kórokozókról, mint más, kevésbé használt laboratóriumi állatfajokról. A beltenyésztett, valamint a természetes és genetikailag módosított immunhiányos mutáns rágcsálótörzsek sokfélesége, amelyek igen fogékonyak a fertőző betegségekre (Compton et al., 2003; Franklin, 2006), az érzékeny immunvizsgálati módszerekkel (Smith, 1986b) és a molekuláris genetika fejlődésével (Compton és Riley, 2001) együtt hozzájárult azon rágcsálópatogének felfedezéséhez és jellemzéséhez (Fox et al., 1994; Ward et al., 1994a), amelyeket a laboratóriumi rágcsálótelepek mindenütt jelenlévő, nem látható fertőzéseinek okozójaként találtak (Hsu et al., 2006; Shames et al., 1995). Ezenkívül az egérrágcsálók kutatási modelljeinek túlsúlya erős ösztönzést jelentett a diagnosztikai laboratóriumok és a gyártók számára, hogy a vírusos és egyéb igényes mikrobiális kórokozók – amelyek közvetlen mikroszkópos vizsgálattal vagy kulturális izolálással nem mutathatók ki – felfedezésük után hamarosan specifikus szerológiai és PCR-teszteket fejlesszenek ki és kínáljanak. Ezzel szemben a kereskedelmi forgalmazók és diagnosztikai laboratóriumok részéről a kutatói és laboratóriumi állatgyógyászati közösségek részéről kevés igény mutatkozott arra, hogy rutinszerű szerológiai és PCR-vizsgálatot biztosítsanak az évtizedekkel ezelőtt felismert nyúlvírusok, például a lapin parvovírus (Matsunaga és Matsuno, 1983) (amelyről a szekvenálás nemrégiben kimutatta, hogy bocavírus (személyes közlés, K Henderson)), nyúl enterális coronavírus (Deeb et al., 1993; Descoteaux és Lussier, 1990; Descoteaux és mtsai., 1985) és a leporid herpeszvírus 2 (Matsunaga és Yamazaki, 1976). Végül, az összes exogén kórokozó eltávolítása érdekében a méheltávolítással vagy embrióátültetéssel (ET) történő rederiválás a standard gyakorlat az SPF egerek és patkányok esetében, de más fajok esetében nem.
Az egerek és patkányok esetében az SPF kizárási listáján minden ismert exogén vírus szerepel, függetlenül a virulenciától, mivel obligát intracelluláris parazitaként a vírusok eredendően invazívak; továbbá még a nem citopátiás vírusfertőzésekről is kimutatták, hogy megváltoztatják a gazdasejtek anyagcseréjét (Oldstone et al, 1982). Az összes exogén vírus SPF egerekből és patkányokból való kizárásának dogmájához való szigorú ragaszkodás azonban sok kutatóintézetben, ahol a tünetmentes MNV-fertőzéseket – elsősorban a genetikailag módosított egerekben – túlságosan elterjedtnek tartják ahhoz, hogy ki lehessen küszöbölni, kivitelezhetetlenné vált. Az élvonalbeli molekuláris genetikai technikák nemrégiben felfedeztek egy egér asztrovírust (Farkas és mtsai., 2012), amely valószínűleg gyakoribb az egerekben, mint az MNV, és minden bizonnyal további elterjedt vírusokat is találnak majd, amelyek eddig elkerülték a felderítést, mivel ezek, akárcsak az MPV, az MNV és az egér asztrovírus, erősen alkalmazkodnak a gazdához, és nagyrészt apatogének még az immunhiányos gazdák számára is. Mint említettük, a nyulak és más laboratóriumi állatfajok vírus kizárási listái kevésbé átfogóak, mint az egérrágcsálóké.
Ektoparaziták, helminták, patogén protozoonok, baktériumok és gombák minden SPF állatfaj kizárási listájának részét képezik. Az SPF-állatok esetében kizárt patogén baktériumokat és gombákat elsősorban az különbözteti meg a komensális és autochton (azaz őshonos) szervezetektől, hogy képesek az anatómiai és biokémiai akadályokat átlépve más mikroorganizmusoktól mentes fülkékben, például az alsó légúti és urogenitális traktusokban, belső szervekben és intracellulárisan megtelepedni (Casadevall és Pirofski, 2000; Council, 2009; Merrell és Falkow, 2004). A patogenitás nem feltétlenül a mikrobafajok megváltoztathatatlan jellemzője, mivel az általában komensális mikrobák, mint például az Escherichia coli, más baktériumokból mobil genetikai elemekben, például plazmidokban, fágokban és transzpozonokban átvett virulencia-gének megszerzése révén váltak patogénné (Dobrindt és mtsai., 2004).
A mikrobákat akkor sorolják az elsődleges kórokozók közé, ha képesek betegséget okozni immunkompetens gazdákban. Ilyen például a Salmonella, a Mycoplasma pulmonis, a Helicobacter hepaticus és a Clostridium piliforme (a Tyzzer-kór etiológiája). Az olyan opportunista kórokozók, mint a Pseudomonas aeruginosa, a β-hemolitikus streptococcusok, a Staphylococcus aureus és a Pneumocystis gombák elsősorban immunhiányos gazdaszervezetekben okoznak betegséget, akár (1) besugárzás vagy kemoterápia miatt immunszupprimáltak (Bosma et al., 1983; Cryz et al., 1983; Flynn, 1963; Homberger et al, 1993; Rosen és Berk, 1977; Waggie és mtsai., 1988; Walzer és mtsai., 1989; Weir és mtsai., 1986; Weisbroth és mtsai., 1999) vagy (2) eredendően immunhiányos, például athymikus meztelen és súlyos kombinált immunhiányos (SCID) egerek (Bosma és mtsai., 1983; Clifford és mtsai., 1995; Dole és mtsai., 2013b; Henderson és mtsai., 2012; Pantelouris, 1968; Ward és mtsai., 1996). A legtöbb esetben csak az elsődleges mikrobiális kórokozók szerepelnek az SPF kizárási listákon az immunkompetens állatok esetében. Az opportunistákat elsősorban a kereskedelmi forgalmazók adják hozzá az immunhiányos és géntechnológiával módosított mutáns vonalakra vonatkozó listákhoz. Mivel nem ritka, hogy az opportunisták, mint például a S. aureus, betegséget okoznak a rágcsálók standard (azaz nem géntechnológiával módosított) immunkompetens törzseiben (Besch-Williford és Franklin, 2007), amelyeket gyakran használnak a géntechnológiával módosított vonalak újratelepítésére és tenyésztésére, megnőtt az igény a standard, immunkompetens rágcsálótörzsek és az opportunista, valamint az elsődleges kórokozóktól mentes állományok iránt. Az SPF-állatok ezen alcsoportját SOPF-nek nevezik, ami a specifikus opportunista kórokozóktól való mentességet jelenti.
Összefoglalva, az SPF kizárási listákon szereplő fertőző kórokozókat általános és intézményspecifikus kritériumok alapján határozzák meg. Általában az egerek és patkányok SPF kizárási listái átfogóbbak, mint a kevésbé népszerű állatfajoké, mivel több őshonos egér vírusos és gazdához alkalmazkodott mikrobiális kórokozót azonosítottak és tanulmányoztak; az egér kórokozókra szerológiai és PCR vizsgálatok állnak rendelkezésre hamarosan felfedezésük után; és az összes exogén kórokozónak az SPF egér- és patkánypopulációkból való eltávolítása érdekében végzett rederiválás a szokásos gyakorlat. Az összes faj SPF kizárási listái általában ektoparazitákat, endoparazitákat és elsődleges kórokozóknak minősített mikrobákat, valamint vírusokat tartalmaznak; a gyártók gyakran adnak hozzá opportunista kórokozókat az immunhiányos és genetikailag módosított mutáns egérmodellekhez.
A konszenzusos SPF-szabványok betartása problémás lehet egy intézményben, ha a fertőzés előfordulása magas, vagy a gátló rendszerek és gyakorlatok nem megfelelőek a véletlen fertőzések ismétlődésének és terjedésének megelőzésére. Számos kutatásintenzív akadémiai intézmény úgy döntött, hogy az olyan, nemrégiben felismert kórokozókkal, mint az MNV és a Helicobacter, amelyek ritkán okoznak betegséget és/vagy hosszú évek óta endémiásak a kutatótelepeiken, előforduló fertőzések megszüntetésének előnyeit felülmúlják a kutatás megzavarása és az ezzel járó költségek. A gyakori kórokozók kiiktatása (és kizárása) és a konszenzusos SPF-szabványoknak való megfelelés azonban csökkenti annak kockázatát, hogy egy kórokozó további kolóniákat fertőz meg és zavarja a kutatást, valamint egyszerűsíti az állatmodellek cseréjét és a más kutatókkal és intézményekkel folytatott együttműködési tanulmányokat.