北京元森凱德氣管肺遞送裝置流感病毒小鼠肺炎模型
瀏覽次數(shù):158 發(fā)布日期:2025-11-22
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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
利用北京元森凱德(YSKD)研制生產(chǎn)的小動(dòng)物氣管肺遞送裝置,通過(guò)氣溶膠氣管內(nèi)接種方式構(gòu)建流感病毒小鼠肺炎模型[Influenza virus aerosolization was accomplished with YSKD Biotech MicroSprayer ],并與傳統(tǒng)鼻腔接種法進(jìn)行對(duì)比,明確該裝置在模型構(gòu)建中的優(yōu)勢(shì),建立標(biāo)準(zhǔn)化、高效且能模擬嚴(yán)重肺炎病理特征的實(shí)驗(yàn)方案,為流感病毒致病性研究、抗病毒藥物篩選及疫苗評(píng)價(jià)提供可靠的動(dòng)物模型支撐。
二、實(shí)驗(yàn)原理
北京元森凱德(YSKD)氣管肺遞送裝置可將流感病毒溶液霧化為特定粒徑的氣溶膠顆粒,通過(guò)精準(zhǔn)靶向小鼠氣管及肺部,實(shí)現(xiàn)病毒的高效、均勻遞送。該方式能模擬人類流感病毒自然吸入感染途徑,且相較于鼻腔接種,可使病毒直接作用于肺部靶器官,充分利用肺部豐富的唾液酸受體(如α2,3-連接唾液酸受體),引發(fā)更接近臨床嚴(yán)重肺炎的病理反應(yīng),包括更高的病毒載量、更顯著的肺部損傷及強(qiáng)烈的炎癥應(yīng)答。
三、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
(一)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
8周齡雌性C57BL/6J小鼠,體重18-22g,飼養(yǎng)于SPF級(jí)環(huán)境,自由攝食飲水,適應(yīng)環(huán)境3天后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)經(jīng)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。
(二)病毒株
鼠適應(yīng)型流感病毒A/Puerto Rico/8/34(H1N1,PR8株),經(jīng)雞胚培養(yǎng)擴(kuò)增后,收集含病毒的尿囊液,分裝并于-80℃凍存?zhèn)溆。使用前?jīng)MDCK細(xì)胞進(jìn)行空斑試驗(yàn)測(cè)定病毒滴度(PFU/mL)。
(三)主要試劑及主要實(shí)驗(yàn)儀器
麻醉劑:1%戊巴比妥鈉溶液(現(xiàn)配現(xiàn)用);
染色劑:臺(tái)盼藍(lán)(Trypan Blue)、花青染料(Cy7.5);
基礎(chǔ)培養(yǎng)基:DMEM培養(yǎng)基(含10%胎牛血清、1%雙抗);
核酸提取試劑:PureLink™ RNA Mini Kit(Thermo Fisher);
ELISA試劑盒:小鼠IL-6、IL-1β、IL-17A、MPO、ICAM-1檢測(cè)試劑盒(Solarbio);
組織固定液:4%多聚甲醛溶液;其他:PBS緩沖液、0.22μm濾膜、TPCK胰蛋白酶等。
核心裝置:北京元森凱德(YSKD)研制生產(chǎn)的小動(dòng)物氣管肺遞送裝置(含YSKD Biotech MicroSprayer 霧化針、可視化小動(dòng)物喉鏡、固定臺(tái)組件);
四、實(shí)驗(yàn)步驟
(一)實(shí)驗(yàn)分組
將C57BL/6J小鼠隨機(jī)分為2組,每組根據(jù)病毒劑量再設(shè)亞組(4.6 PFU、83.8 PFU、420 PFU、1790 PFU),每組5只/時(shí)間點(diǎn),另設(shè)PBS對(duì)照組:實(shí)驗(yàn)組:氣溶膠氣管內(nèi)接種組(i.t.組),使用北京元森凱德(YSKD)氣管肺遞送裝置接種;對(duì)照組:傳統(tǒng)鼻腔接種組(i.n.組),采用移液器滴鼻接種。病毒氣溶膠制備:取出凍存的PR8病毒液,于冰上解凍,用DMEM培養(yǎng)基稀釋至所需濃度(4.6-1790 PFU/50μL);將稀釋后的病毒液加入北京元森凱德(YSKD)霧化器中,設(shè)置霧化參數(shù);
(二)接種操作
1. 氣溶膠氣管內(nèi)接種(i.t.組)
小鼠麻醉:腹腔注射1%戊巴比妥鈉溶液(50μL/10g體重),待小鼠角膜反射消失后固定于手術(shù)臺(tái);氣道暴露:將北京元森凱德(YSKD)小動(dòng)物可視化喉鏡插入小鼠口腔深部,暴露聲帶;精準(zhǔn)接種:將北京元森凱德(YSKD)氣管肺遞送裝置的霧化針插入氣管,快速推送50μL病毒氣溶膠溶液,確保氣溶膠直接進(jìn)入肺部;術(shù)后護(hù)理:接種后將小鼠直立放置,待蘇醒后放回飼養(yǎng)籠,觀察2h確認(rèn)無(wú)異常。
2. 傳統(tǒng)鼻腔接種(i.n.組)
小鼠輕度麻醉后,固定頭部呈仰臥位;用移液器吸取50μL病毒液,緩慢滴入小鼠單側(cè)鼻孔,待液體完全吸入后再滴入另一側(cè),避免嗆咳。
(三)接種效果驗(yàn)證(可選,染色追蹤)
取部分小鼠,分別采用臺(tái)盼藍(lán)和Cy7.5進(jìn)行接種:臺(tái)盼藍(lán)驗(yàn)證:i.t.組和i.n.組分別接種50μL臺(tái)盼藍(lán)溶液,接種后立即處死小鼠,解剖取肺,觀察肺組織染色分布;
Cy7.5熒光驗(yàn)證:接種后將小鼠置于IVIS成像系統(tǒng)中,設(shè)置激發(fā)波長(zhǎng)770nm、發(fā)射波長(zhǎng)820nm,進(jìn)行活體成像;處死小鼠后取肺組織,進(jìn)行離體成像,分析熒光強(qiáng)度和分布范圍。
(四)樣本采集
分別在接種后1天、3天、5天(dpi)采集樣本:生存與體重監(jiān)測(cè):每日記錄小鼠存活情況,測(cè)量體重變化,當(dāng)體重下降超過(guò)25%時(shí)人道處死;
組織樣本采集:
肺組織:處死小鼠后,迅速分離左肺(用于病理檢測(cè))和右肺(用于病毒載量、轉(zhuǎn)錄組分析);右肺置于1mL DMEM培養(yǎng)基中,冰上研磨后離心(12000rpm,10min),取上清過(guò)0.22μm濾膜,備用;
支氣管肺泡灌洗液(BALF):向氣管內(nèi)注入800μL PBS,反復(fù)灌洗3次,收集灌洗液,4℃離心(3000g,10min),取上清用于ELISA檢測(cè)。
(五)各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)
1. 病毒載量與滴度檢測(cè)
病毒載量(Q-PCR):采用PureLink™ RNA Mini Kit提取肺組織上清總RNA,以100ng核酸為模板,使用NP基因特異性引物(NP-forward:5'-GACCRATCCTGTCACCTCTGAC-3';NP-reverse:5'-GGGCATTYTGGACAAAKCGTCTACG-3')進(jìn)行RT-qPCR檢測(cè);
病毒滴度(空斑試驗(yàn)):將肺組織上清進(jìn)行10倍梯度稀釋,接種于MDCK細(xì)胞單層,培養(yǎng)48h后,計(jì)數(shù)空斑數(shù),計(jì)算PFU/mL。
2. 病理組織學(xué)檢測(cè)
左肺組織置于4%多聚甲醛中固定24h,常規(guī)脫水、石蠟包埋、切片(5μm);進(jìn)行HE染色,光學(xué)顯微鏡下觀察肺泡壁增厚、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、血管水腫、出血等病理變化;采用4分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病理評(píng)分:0分(無(wú)病變)、1分(輕微病變)、2分(中度病變)、3分(重度病變)、4分(極重度病變)。
3. 肺濕/干比測(cè)定
取右肺部分組織,用濾紙吸干表面水分,稱取濕重(W);80℃烘箱中烘干48h,稱取干重(D);計(jì)算濕/干比(W/D),評(píng)估肺水腫程度。
4. 炎癥因子檢測(cè)
采用ELISA試劑盒檢測(cè)BALF中IL-6、IL-1β、IL-17A、MPO、ICAM-1的濃度,嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書(shū)操作,酶標(biāo)儀讀取OD值,計(jì)算濃度。
5. 轉(zhuǎn)錄組分析(5dpi樣本)
采用TRIzol試劑提取肺組織總RNA,DNase I消化去除DNA;檢測(cè)RNA純度(A260/A280=1.8-2.0)和完整性(1.5%瓊脂糖凝膠電泳);取2μg合格RNA,使用KCTM Stranded mRNA Library Prep Kit構(gòu)建測(cè)序文庫(kù),富集200-500bps PCR產(chǎn)物;采用DNBSEQ-T7測(cè)序儀進(jìn)行PE150測(cè)序,對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)基因(DEGs)篩選、GO和KEGG通路富集分析。
五、數(shù)據(jù)記錄與統(tǒng)計(jì)分析
記錄各組小鼠生存曲線、體重變化率、病毒載量、病理評(píng)分、炎癥因子濃度等數(shù)據(jù);
采用GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析:生存曲線用log-rank檢驗(yàn),多時(shí)間點(diǎn)兩組比較用ANOVA,兩組間比較用t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
六、模型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
接種效率:i.t.組肺組織病毒載量和滴度顯著高于i.n.組(P<0.05),Cy7.5熒光強(qiáng)度和分布范圍更廣泛;
病理特征:i.t.組肺組織病理評(píng)分、濕/干比顯著高于i.n.組,呈現(xiàn)更嚴(yán)重的肺泡壁增厚、炎癥浸潤(rùn)和肺水腫;
炎癥應(yīng)答:i.t.組BALF中IL-6、IL-1β、IL-17A、MPO、ICAM-1濃度顯著升高,轉(zhuǎn)錄組分析顯示炎癥通路(NOD樣受體通路、JAK-STAT通路等)顯著富集;
疾病嚴(yán)重程度:i.t.組小鼠體重下降更快、死亡率更高(83.8 PFU和420 PFU劑量下死亡率達(dá)100%),更符合嚴(yán)重肺炎模型特征。

七、展望
北京元森凱德(YSKD)研制生產(chǎn)的小動(dòng)物氣管肺遞送裝置、YSKD Biotech小動(dòng)物霧化給藥儀等動(dòng)物吸入霧化裝置憑借精準(zhǔn)靶向優(yōu)勢(shì),已成為呼吸道疾病模型構(gòu)建的核心工具,未來(lái)發(fā)展?jié)摿V闊。技術(shù)層面,可融合智能控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)霧化粒徑、劑量的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與精準(zhǔn)反饋,適配不同品系、體重的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,進(jìn)一步提升操作標(biāo)準(zhǔn)化。應(yīng)用場(chǎng)景上,除流感病毒模型外,還可拓展至新冠病毒、呼吸道合胞病毒等多種病原體研究,以及慢阻肺、肺纖維化等慢性肺病的藥物遞送實(shí)驗(yàn)。
同時(shí),結(jié)合影像技術(shù)實(shí)現(xiàn)給藥過(guò)程與肺部沉積的動(dòng)態(tài)可視化,將為藥代動(dòng)力學(xué)研究提供更直觀的數(shù)據(jù)支撐。隨著生物醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展,該裝置有望成為連接基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵平臺(tái),推動(dòng)抗病毒藥物與疫苗研發(fā)效率的大幅提升。
參考文獻(xiàn):
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- Active-Ingredient Screening and Synergistic Action Mechanism of Shegan Mixture for Anti-Asthma Effects Based on Network Pharmacology in a Mouse Model of Asthma
- Biological Hyperthermia-Inducing Nanoparticles for Specific Remodeling of the Extracellular Matrix Microenvironment Enhance Pro-Apoptotic Therapy in Fibrosis
- Inhaled immunoantimicrobials for the treatment of chronic obstructive pulmonary disease
- Environmental factors ultraviolet a and ozone exacerbate the repeated inhalation toxicity of 6PPD in mice via accelerating the aging reaction
- ITGAMmacrophage modulation as a potential strategy for treating neutrophilic Asthma: insights from bioinformatics analysis and in vivo experiments
附:北京元森凱德生物技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)的動(dòng)物霧化吸入給藥儀器,主要包括大/小動(dòng)物肺部氣管直接遞送裝置(動(dòng)物氣道霧化針)、小動(dòng)物霧化給藥儀,動(dòng)物口鼻吸入、僅鼻腔霧化/鼻腦給藥器、全身式暴露染毒、動(dòng)物煙氣/PM2.5染毒系統(tǒng)、粉塵氣溶膠發(fā)生器、液體氣溶膠發(fā)生器、靜式吸入染毒柜、臭氧動(dòng)物暴露裝置、動(dòng)物高低壓氧艙,此外給客戶多樣化提供自動(dòng)型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物安樂(lè)處死系統(tǒng)(窒息系統(tǒng)、二氧化碳安樂(lè)處死箱),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物除臭暫存系統(tǒng),巴馬香豬皮,NGI Gentle Rocker智能洗盤裝置,NGI新一代撞擊器和ACI安德森撞擊器的校驗(yàn)與檢測(cè)。
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