浅析实验动物房转基因小鼠微生物污染原因及对策

编号：中国农业大学现代远程教育毕业论文（设计）浅析实验动物房转基因小鼠微生物污染原因及对策学生许杰指导教师田纪景专业动物医学层次专升本批次121学号W320209121020学习中心上海农林-闵行工作单位中科院神经科学研究所2014年02月中国农业大学网络教育学院制独创性声明本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名：许杰时间：2014年02月24日关于论文（设计）使用授权的说明本人完全了解《中国农业大学网络教育学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：“成绩为优秀毕业论文（设计），网络教育学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意中国农业大学网络教育学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。中国农业大学网络教育学院有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。[保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议]学生签名：许杰时间：2014年02月24日密级：（请注明密级及保密期限）摘要本文通过对从业人员素质、动物微生物质量控制、物品传递控制、设施运行维护、饮水质量监测、饲料垫料质量控制等环节进行分析。旨在研究造成实验动物房转基因小鼠出现微生物污染的可能原因及预防措施。结果我们发现出现微生物污染的原因最有可能是物品传递、人员不遵守操作规范而导致的。因此严格控制屏障设施的物品进出并强化从业人员的守规意识是影响设施长期稳定运行的重要因素，将给从事实验动物管理者带来十分重要的指导意义。关键词：实验动物设施管理微生物污染预防措施目录1.前言.......................................................11.1研究背景...............................................11.2研究现状...............................................11.3研究目的和意义.........................................12.中科院神经所情况简介.......................................12.1研究领域................................................12.2实验动物平台............................................23.污染动物的危害性...........................................23.1对研究结果的影响........................................23.2对人员健康的影响........................................23.3对动物健康的影响........................................33.4污染动物净化史回顾......................................44.动物微生物质量监控.........................................44.1微生物检测的重要性......................................44.2上海地区2011-2012年微生物检测数据统计..................54.3神经所2012-2013年微生物检测数据统计....................55.实验小鼠出现污染的原因和预防措施...........................65.1人员综合素质............................................65.2动物质量监测............................................65.3设施维护及监控物品传递..................................85.4动物饮水、饲料、垫料质量控制............................86.结论.......................................................9后记.........................................................9参考文献....................................................1011.前言1.1研究背景现代神经科学基础研究的各个领域（包括分子、细胞和发育神经生物学、系统和计算神经科学以及神经与精神类疾病等）都需要广泛使用实验动物--转基因小鼠。比如利用小鼠模型研究MeCP2介导的神经电活动调控基因表达过程如何对神经可塑性以及大脑发育产生影响，为什么MeCP2的基因突变会导致孤独症谱系障碍类的神经系统疾病。再如抑郁症影响着千万人的心理和生理健康。利用小鼠模型并对其脑区定点基因操作进行在体研究，从而来验证候选基因在抑郁行为中的作用。今天，转基因动物已经成为21世纪生命科学和功能基因组研究中最重要的技术平台，备受科学家和世界各国政府的关注［1］。它们的健康水平决定着科学研究成果的成败，因此我们必须为动物提供科学、稳定、优良的饲养环境才能为科研事业的推进贡献力量。1.2研究现状近年来随着实验动物行业的迅猛发展，行业内对高质量动物的期望与需求是与日俱增。生命科学研究领域所使用的转基因小鼠必须具备对外界因素敏感、反应均一、遗传背景明确、生物学特性稳定等基本条件，以保证动物实验结果的科学性、可靠性、可比性及可重复性［2］。动物的健康水平也是影响实验结果和进度的重要因素，每位研究者对此无不十分关注。然而动物设施在实际运行中每时每刻都面临着来自人员、动物、物品进出的污染风险。由于转基因小鼠大多是由高度近交系繁育制作而来，本身就有遗传缺陷。再比如裸鼠、SCID等免疫小鼠自身抵抗力非常脆弱，动物一旦出现污染情况，既是安全隐患又对周围的环境产生影响，要想彻底清除病原体并非易事。而全群淘汰集体扑杀有造成了人力物力的巨大浪费。最重要的是研究组的长期科研成果很可能功亏一篑，损失是不可估量的。这对实验动物管理者的工作带来了巨大的挑战。1.3研究目的和意义由于不同研究课题的需要及设施空间有限等条件限制，诸如大学或研究所等机构的动物设施内饲养的实验小鼠往往维持时间较长（比如老年病PD项目的研究）。实践中很难做到动物定期全进全出，然后设施彻底消毒待用。在实际操作过程中如何正确地预防和降低所面临的风险因子使其维持在可接受的范围内，是保证动物设施长期稳定地运行的关键，这将给从事实验动物管理者带来十分重要的指导意义。2.中科院神经所情况简介2.1研究领域作为推动新千年基础科学研究的重要战略步骤和作为知识创新工程中的一个试点，中国科学院于1999年11月27日成立了神经科学研究所。截止2014年初神经所已经发展到30名研究2组长（PI），他们致力于神经科学基础研究的各个领域，包括分子、细胞和发育神经生物学、系统和计算神经科学、认知和行为神经科学以及神经与精神类疾病的研究。这些研究领域绝大部分都要使用到转基因小鼠，并将其作为推动科研进展的重要实验工具。2.2实验动物平台在神经所动物使用与管理委员会的领导下，近三年来实验动物平台快速发展。新设立了胚胎实验操作部、动物质量检测部，与之前的动物饲养管理部和动物行为学实验室并列为平台的四大部门。平台共有16名员工，其中50%具有大学本科、研究生学历，并且全部通过上海市实验动物管理办公室举办的实验动物上岗证培训与考核。目前平台拥有两个清洁级实验动物饲养室共900㎡，5000笼位。先后于2004和2012年对动物房设施的通风系统进行了升级改造，并引入EVC（ExhaustVentilatedClosed-SystemCages）垂直流通气笼具。动物微环境优化、空间利用率高、操作简便的EVC饲养系统更好地满足动物对环境的要求以及研究组对动物笼位的需求。2014年底将搬入新的SPF级动物设施，面积2000㎡，笼位增加到11400笼。新的动物设施具有科学、先进、合理、管理方便、运行费用低等特点。鼠房的屏障环境由恒温、恒定气压梯度控制，自动控制照明。人流、物流、动物流、气流流向合理。设有物品消毒灭菌传递系统，动物饮用水纯化系统，自动报警和电话通讯系统，以及应急备用电源系统。中科院上海生命科学研究院和中科院神经科学研究所的领导对新大楼动物平台的启用高度关注并给予了大力支持，期望能为我国重大科技攻关项目的推进作出应有的贡献。3.污染动物的危害性3.1对研究结果的影响对于生命科学研究的四大支撑条件(AERI)大家都很熟悉。你不能容忍仪器设备不准，不能容忍化学试剂不纯，同样你也一定不能容忍实验动物不健康。高分文章靠科学数据，科学数据靠健康的实验动物，如果动物不合格那么实验一定不顺利，数据一定不精确，重复性也一定很差。例如鼠肝炎病毒（MHV）能引起小鼠致死性肝炎、肠炎、脑炎，并且改变动物机体的各种免疫应答参数，还能导致许多酶系统发生改变，大大降低动物繁殖性能［3］。免疫缺陷的裸鼠感染了MHV可造成消耗综合症、下痢，严重影响肿瘤免疫学的研究。此外如小鼠肺炎病毒、仙台病毒、呼肠孤病毒3型、细小病毒等，许多携带病毒的小鼠常常是无明显临床症状或隐性感染，一方面在小鼠受到实验处理等应激状态下，能使动物出现临床症状和病理改变，影响动物健康并干扰研究结果；另一方面也直接导致动物生理生化参数的改变从而影响实验结果，特别是在一些疾病的病因学研究项目中，是造成研究失败的主要原因［4］。实验一旦中断还会造成人力、物力、财力的极大浪费。3.2对人员健康的影响说起对人的危害，惨痛的教训不胜枚举。1999年广州中医药大学博士后张某从事“九五”国家攻关课题“补肾法治疗老年性痴呆”的实验时接触大鼠，3个月后感染流行性出血热，2003年被诊断为肾功能衰竭，2006年进行肾移植手术。32001年6月，北京发生了因使用质量不合格实验动物和动物实验不规范致使鼠源性人兽共患病流行性出血热感染：一名院士死亡和700多师生紧急预防接种。2002年,湖北省药检学校的一名毕业生在某药厂从事动物实验工作，由于接触了带出血热病毒的实验动物而感染流行性出血热不治死亡。2006年长春市某高校中药系实验室发生学生感染流行性出血热事件，10名学生受感染。由于这些人鼠共患性病原菌多数可通过气溶胶进行空气传播，非常容易污染环境，严重威胁动物实验人员和饲养人员的生命安全，同时也是动物健康稳定的破坏性因素。表1：2002-2006年主要人鼠共患病发病和病死情况［5］年份20022003200420052006合计发病数（例）鼠疫病死数（例）病死率（%）68130107.6922109340.9130.01001141311.40肾综合发病数（例）出血热病死数（例）病死率（%）31056214961901440.610.6926177222882152270.821.02161291450.901171469210.79表1：国际流行病学传染病学杂志2007年4月第34卷第2期InterJEpidemialInfectDis,April2007,Vol.34,No.23.3对动物健康的影响比如实验小鼠感染了鼠痘病毒（EctroVirus），常常引起爆发流行，甚至能毁灭整个动物种群。患病鼠急性症状为