II Microbiological Quality Specifications
Zwierzęta gnotobiotyczne, zarówno akseniczne (tj, bez zarazków) lub związane ze zdefiniowanym mikrobiomem składającym się z kilku niepatogennych bakterii, stanowią niewielki ułamek zwierząt wykorzystywanych w badaniach; jednakże ich wykorzystanie prawdopodobnie wzrośnie wraz z rozwojem badań nad głębokim wpływem i różnorodnymi skutkami mikrobiomu na zdrowie człowieka oraz eksperymentalnymi reakcjami modeli badawczych (Bech-Nielsen i in., 2012; Friswell i in., 2010; Grada i Weinbrecht, 2013). Jak już wspomniano, większość zwierząt laboratoryjnych jest określana jako SPF, aby wskazać, że zostały one wykazane przez HM jako wolne od patogenów z listy wykluczeń.
Listy wykluczeń dla gryzoni, królików i innych powszechnie występujących gatunków zwierząt laboratoryjnych zostały w znacznym stopniu zharmonizowane w całym rozwiniętym świecie dzięki wysiłkom organizacji naukowych zajmujących się zwierzętami laboratoryjnymi (Guillen, 2012; Nicklas, 2008; Nicklas i in., 2002) oraz globalizacji badań biomedycznych. Ponadto, konkurencja o klientów zachęca sprzedawców do oferowania zwierząt SPF wolnych od nowo odkrytych patogenów, a laboratoria diagnostyczne do opracowywania testów na te patogeny (Shek, 2000). Listy wykluczeń dla myszy i szczurów SPF są bardziej obszerne niż te dla królików i innych powszechnie stosowanych gatunków zwierząt laboratoryjnych z kilku powodów. Po pierwsze, ponieważ myszy i szczury stanowią zdecydowaną większość zwierząt wykorzystywanych w badaniach, zrozumiałe jest, że o ich rodzimych patogenach wiadomo więcej niż o patogenach innych, rzadziej wykorzystywanych gatunków zwierząt laboratoryjnych. Różnorodność wsobnych, naturalnie i genetycznie modyfikowanych zmutowanych szczepów gryzoni o obniżonej odporności, wysoce podatnych na choroby zakaźne (Compton i in., 2003; Franklin, 2006), w połączeniu z czułymi metodami testów immunologicznych (Smith, 1986b) i postępami w genetyce molekularnej (Compton i Riley, 2001), przyczyniła się do odkrycia i scharakteryzowania patogenów gryzoni (Fox i in., 1994; Ward i in., 1994a), które okazały się być przyczyną wszechobecnych, niewidocznych infekcji kolonii gryzoni laboratoryjnych (Hsu i in., 2006; Shames i in., 1995). Ponadto, przewaga modeli badawczych z wykorzystaniem gryzoni na myszach dostarczyła laboratoriom diagnostycznym i sprzedawcom silnych bodźców do opracowania i oferowania specyficznych testów serologicznych i PCR dla wirusów i innych trudnych do wykrycia patogenów mikrobiologicznych, których nie można wykryć za pomocą bezpośredniego badania mikroskopowego lub izolacji kulturowej, wkrótce po ich odkryciu. Z drugiej strony, komercyjni sprzedawcy i laboratoria diagnostyczne miały niewielkie zapotrzebowanie ze strony środowisk naukowych i medycyny laboratoryjnej zwierząt na rutynowe testy serologiczne i PCR dla wirusów królików rozpoznanych dziesiątki lat temu, takich jak parwowirus lapine (Matsunaga i Matsuno, 1983) (którego sekwencjonowanie wykazało ostatnio, że jest bocawirusem (osobista komunikacja, K Henderson)), enteryczny koronawirus królików (Deeb et al., 1993; Descoteaux i Lussier, 1990; Descoteaux i in., 1985), oraz herpeswirus 2 zającowatych (Matsunaga i Yamazaki, 1976). Wreszcie, rederywacja przez histerektomię lub transfer zarodków (ET) w celu wyeliminowania wszystkich egzogennych patogenów jest standardową praktyką dla myszy i szczurów SPF, ale nie dla innych gatunków.
Wykazy wykluczeń SPF dla myszy i szczurów obejmowały wszystkie znane egzogenne wirusy niezależnie od zjadliwości, ponieważ jako obligatoryjne pasożyty wewnątrzkomórkowe, wirusy są z natury inwazyjne; ponadto wykazano, że nawet niecytopatyczne infekcje wirusowe zmieniają metabolizm komórek gospodarza (Oldstone i in., 1982). Ścisłe przestrzeganie dogmatu wykluczania wszystkich egzogennych wirusów z myszy i szczurów SPF, jednakże, stało się niepraktyczne w wielu instytucjach badawczych, gdzie bezobjawowe infekcje MNV, głównie u genetycznie zmodyfikowanych myszy, są uważane za zbyt powszechne, aby mogły być wyeliminowane. Wiodące molekularne techniki genetyczne odkryły ostatnio astrowirusa murine (Farkas et al., 2012), prawdopodobnie bardziej powszechnego u myszy niż MNV, i z pewnością odkryją dodatkowe powszechne wirusy, które do tej pory wymykały się wykryciu, ponieważ, podobnie jak MPV, MNV i astrowirus murine, są one wysoce przystosowane do żywiciela i w większości przypadków apatogenne nawet dla gospodarzy z niedoborami odporności. Jak zauważono, listy wykluczeń wirusów dla królików i innych gatunków zwierząt laboratoryjnych są mniej wyczerpujące niż dla gryzoni murine.
Ektopasożyty, helminty, patogenne pierwotniaki, bakterie i grzyby są częścią list wykluczeń wszystkich gatunków zwierząt SPF. Patogenne bakterie i grzyby wykluczone dla zwierząt SPF są głównie odróżniane od organizmów komensalnych i autochtonicznych (tj. rodzimych) przez ich zdolność do przekraczania barier anatomicznych i biochemicznych w celu zadomowienia się w niszach pozbawionych innych mikroorganizmów, takich jak dolne drogi oddechowe i moczowo-płciowe, narządy wewnętrzne i wewnątrzkomórkowo (Casadevall i Pirofski, 2000; Council, 2009; Merrell i Falkow, 2004). Patogenność niekoniecznie jest niezmienną cechą gatunku drobnoustroju, ponieważ normalnie komensalne drobnoustroje, takie jak Escherichia coli, zostały przekształcone w patogeny poprzez nabycie genów wirulencji przeniesionych z innych bakterii w ruchomych elementach genetycznych, takich jak plazmidy, fagi i transpozony (Dobrindt i in., 2004).
Drobnoustroje są klasyfikowane jako pierwotne patogeny, jeśli mogą wywoływać choroby u immunokompetentnych gospodarzy. Przykłady obejmują Salmonella, Mycoplasma pulmonis, Helicobacter hepaticus i Clostridium piliforme (etiologia choroby Tyzzer’a). Patogeny oportunistyczne, takie jak Pseudomonas aeruginosa, paciorkowce β-hemolizujące, Staphylococcus aureus i grzyby Pneumocystis, wywołują choroby głównie u gospodarzy z obniżoną odpornością, zarówno w przypadku (1) immunosupresji spowodowanej napromieniowaniem lub chemioterapią (Bosma i in., 1983; Cryz i in., 1983; Flynn, 1963; Homberger i in…, 1993; Rosen i Berk, 1977; Waggie i in., 1988; Walzer i in., 1989; Weir i in., 1986; Weisbroth i in., 1999) lub (2) z natury pozbawione odporności, takie jak atymiczne myszy nagie i ciężkie połączone niedobory odporności (SCID) (Bosma i in., 1983; Clifford i in., 1995; Dole i in., 2013b; Henderson i in., 2012; Pantelouris, 1968; Ward i in., 1996). W większości przypadków na listach wykluczeń SPF dla zwierząt immunokompetentnych znajdują się tylko pierwotne patogeny mikrobiologiczne. Oportuniści są dodawani, głównie przez sprzedawców komercyjnych, do list dla zwierząt z niedoborem odporności i genetycznie zmodyfikowanych linii mutantów. Ponieważ nie jest niczym niezwykłym, że oportuniści tacy jak S. aureus wywołują choroby u standardowych (tj. niezmodyfikowanych genetycznie), immunokompetentnych szczepów gryzoni (Besch-Williford i Franklin, 2007), które są często wykorzystywane w programach rederywacji i hodowli linii zmodyfikowanych genetycznie, wzrosło zapotrzebowanie na standardowe, immunokompetentne szczepy gryzoni oraz zasoby wolne od patogenów oportunistycznych i pierwotnych. Ten podzbiór zwierząt SPF został określony jako SOPF dla specyficznych wolnych od patogenów oportunistycznych.
Podsumowując, czynniki zakaźne na listach wykluczeń SPF są określone przez kryteria ogólne i specyficzne dla instytucji. Ogólnie rzecz biorąc, listy wykluczeń SPF myszy i szczurów są bardziej wyczerpujące niż listy mniej popularnych gatunków zwierząt, ponieważ zidentyfikowano i przebadano więcej rodzimych patogenów wirusowych i drobnoustrojów przystosowanych do gospodarza; testy serologiczne i PCR są udostępniane dla patogenów murine wkrótce po ich odkryciu; a rederywacja w celu wyeliminowania wszystkich egzogennych patogenów z populacji myszy i szczurów SPF jest standardową praktyką. Listy wykluczeń SPF wszystkich gatunków zazwyczaj zawierają ektopasożyty, endopasożyty i mikroby sklasyfikowane jako pierwotne patogeny, jak również wirusy; sprzedawcy często dodają patogeny oportunistyczne dla modeli myszy o obniżonej odporności i genetycznie zmutowanych.
Przestrzeganie zgodnych standardów SPF może być problematyczne w instytucji, jeżeli częstość występowania infekcji jest wysoka lub systemy barier i praktyki są nieodpowiednie, aby zapobiec nawrotom i rozprzestrzenianiu się przypadkowych infekcji. Wiele instytucji akademickich prowadzących intensywne badania zdecydowało, że korzyści płynące z eliminacji powszechnych infekcji niedawno rozpoznanymi czynnikami, takimi jak MNV i Helicobacter, które rzadko wywołują choroby i/lub są endemiczne w ich koloniach badawczych od wielu lat, są przeważone przez zakłócenia w badaniach i koszty takiego postępowania. Jednakże, eliminacja (i wykluczenie) powszechnych patogenów i zgodność z konsensusowymi standardami SPF zmniejsza ryzyko, że patogen zainfekuje dodatkowe kolonie i zakłóci badania, a także upraszcza wymianę modeli zwierzęcych i wspólne badania z innymi badaczami i instytucjami.
.