一种简单、节能和用户友好型小鼠饲养管理尝试
实验动物在生命科学、医学研究和制药工业中扮演着重要的支撑角色。伴随着生物医药产业在我国不断发展和壮大、生命科学和医学研究的不断推陈出新,研究人员对实验动物的需求无论在数量上还是质量上都不断增加。在所有实验动物物种中,啮齿类的大小鼠使用数量最多,且对其质量要求也最高。各大高校和科研院所都在不断更新和升级其实验动物设施,拥有数万笼位的屏障小鼠设施比比皆是。
有关实验动物微生物等级的国标GB 14922.2—2011《实验动物 微生物学等级及监测》根据携带微生物情况将实验动物分为无菌、无特定病原体(SPF级)、清洁级和普通级动物四个等级标准。而有关实验动物设施的国标GB 14925—2010《实验动物 环境及设施》第3.6条款中提到屏障环境应:“符合动物居住要求,严格控制人员、物品和空气的进出,适用于饲育清洁级和/或SPF级实验动物”。以上说明屏障系统只是微生物控制所需动物设施的一种可选项,被建议用于饲养清洁级和/或SPF级动物,但并没有规定这两种微生物等级的动物必须饲养在屏障设施内。当然也没有任何迹象表明只有屏障设施才能满足清洁级和/或SPF级动物的饲养。反之,业内很多实验动物生产和使用单位虽然使用了屏障设施,但动物微生物质量不达标的情况时有发生。显然微生物质量控制和屏障设施没有直接和必然的联系,但业内已习惯性地把屏障设施作为维持动物微生物等级不可或缺的必备条件,甚至成为了实验动物许可证申领的必要条件。
优缺点分析
使用屏障设施饲养实验大小鼠潜在地具有更好控制饲养室内环境的优势,但其缺点也是显而易见的,不仅先期建设、净化装修、暖通空调、进水排水和弱电及监控等工程投入巨大,而且存在动物离开屏障无法返回和人员进出流程复杂等问题。同时,在同一进排风系统的屏障设施内一旦出现微生物污染(比如鼠肝炎),很容易导致整个设施都被污染。在科研机构的大型动物设施内这一缺点尤其明显,因为这会让净化成本大增,往往需要关停和处理整个设施内的污染动物;同时也会严重影响使用设施开展科研工作的进度,令污染后净化的阻力非常大,因为任何一个项目负责人都不希望因为污染而扑杀动物导致其在研的科研项目半途而废或推倒重来。结果往往是,多数屏障设施污染后会选择躺平,让污染物与动物共存,实验动物质量难以得到有效保障。
那么是否可以找到一种屏障设施的替代饲养管理方式呢?
最新一期《实验动物与比较医学》杂志上发表了一篇文章,介绍在普通设施条件下利用微屏障笼具系统饲养小鼠的大胆尝试。该工作中,连续两年的运行实践结果显示,作者通过规范的管理和严格的动物微生物(第三方)检测,可以实现维持设施内小鼠微生物等级符合国标规定的清洁级标准的目标。
在普通设施条件下使用微屏障笼具饲养实验小鼠,除了建设成本和维持运行的能源消耗低外,还因免除了进出屏障设施的各种复杂流程,令实验人员进出设施更容易,因而方便了使用者。此外,该研究还显示:在连续两年8次对照国标SPF级实验小鼠规定必须排除的19项病原微生物检测中,只检出了嗜肺巴斯德杆菌和绿脓杆菌两种微生物,但这两种微生物的来源尚不清楚。可能的来源包括供应商的动物、污染的生物制品、污染的物品和人员带入等。笔者在与其他动物中心管理者交流中获悉他们在对多家供应商的小鼠进行抽检时都检出了SPF要求排除的微生物,其中就包括绿脓杆菌和嗜肺巴斯德杆菌。由于该研究中没有对引进动物进行抽检和质控,因此不能排除出现的两种微生物来自供应商的污染动物的可能。后续研究中可以考虑对新购入动物、进入设施的生物制品和物品等做相关微生物的检测来确定污染的来源。
嗜肺巴斯德杆菌和绿脓杆菌属于条件致病菌,因其对多数科研实验的结果无影响,美国和欧洲的实验动物微生物质量标准中已经将其排除在SPF级小鼠必检项目之外。因此,该研究显示通过科学有效的管理,普通设施条件下使用微屏障笼具甚至有潜在维持SPF级小鼠的可能。
该文讨论部分指出:普通环境下的微屏障笼具对一些小型实验动物设施节能优势明显,同时也可以用于那些大型设施因实验需要将动物带出屏障设施后,在无法返回屏障设施的情况下,可以考虑使用这样的微屏障设施来维持后续的动物饲养。此外,该文也强调了该研究的设施使用者主要是“开展小鼠辅助生殖和模型构建为主的教学和科研”的学生,“该饲养体系能否在更大范围的科学研究及教学和生产实践中使用,还需进一步检验。”
在该文的文末,《实验动物与比较医学》杂志特别添加了一段主编点评。这里将这个点评全文引用以飨读者。
“本文介绍的微屏障系统是一种空气经过三级过滤的正压屏障系统,配合EVC笼具、超净台等设备,可在普通环境下用于清洁级小鼠的饲养。研究结果为微屏障系统在某些特定场景下的应用提供了数据支撑。这是国内第一次介绍微屏障+EVC的小鼠饲养模式,具有一定的创新性。
本刊认为该文有几点值得关注:
(1)尽管该微屏障系统是一种新的动物饲育设备,但微屏障内的环境指标是根据国家标准设置的,其推广应用没有原则性问题。
(2)目前已有不少普通环境下采用IVC饲养小鼠的报告,使用这两种模式饲养小鼠的优劣性值得关注。
(3)微屏障是另外一种形式的屏障系统,使用微屏障笼具饲养动物时,要求小鼠饲养员和实验人员必须严格按照SOP操作,以减少因操作不当带来的污染风险。
(4)本研究采用微屏障饲养的小鼠检出了SPF级实验小鼠需要排除的嗜肺巴斯德杆菌和绿脓杆菌,尚未能确定它们的来源。正在酝酿的新的国家标准有可能会取消清洁级这一分级,如何界定携带相关病原的动物级别尚不清楚,新的国家标准是否会影响微屏障的使用需要引起注意。
总之,本文值得业内同行进一步交流与探讨。”
参考文献
1.普通环境设施内微屏障笼具饲养和维持清洁级小鼠初探[J]. 实验动物与比较医学, 2022, 42(5) : 440-447.
2.实验动物 微生物学等级及监测: GB 14922.2—2011[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
3.实验动物 环境及设施: GB 14925—2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
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