實(shí)驗(yàn)動物中心生產(chǎn)工藝及設(shè)備
1. 生產(chǎn)工藝流程
1.1 施工期工藝流程
本項(xiàng)目位于某地區(qū),施工期為基礎(chǔ)工程、主體工程、安裝工程和裝修工程。施工期工藝流程圖詳見圖1。
圖1 施工期工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)圖
項(xiàng)目主要工程為基礎(chǔ)工程(平整土地、地基開挖)、主體工程(建筑施工)、裝飾工程(建筑裝修、改造)、設(shè)備安裝及工程驗(yàn)收等。土石方階段、結(jié)構(gòu)階段和裝修階段會產(chǎn)生噪聲;施工、運(yùn)輸車輛、材料裝卸及地表開挖會產(chǎn)生揚(yáng)塵;施工過程及施工人員會產(chǎn)生少量廢水;施工建設(shè)會產(chǎn)生建筑垃圾和施工人員的生活垃圾。
1.2 動物籠具清洗及滅菌流程
動物籠具每周進(jìn)行一次滅菌和清洗,先采用脈動真空壓力蒸汽滅菌器和生物安全滅菌器進(jìn)行高壓蒸汽滅菌,完成滅菌后在洗消間內(nèi)使用快速籠盒進(jìn)行清洗。該過程會產(chǎn)生廢墊料、廢棄一次性實(shí)驗(yàn)用品、廢包裝物、籠具清洗廢水、動物臭氣。
滅菌原理是以飽和水蒸氣作為滅菌介質(zhì),采用機(jī)械強(qiáng)制脈動真空的空氣排出方式,經(jīng)3-4次抽真空、注入蒸汽交替作用將內(nèi)室空氣強(qiáng)制排空,使空氣排除量達(dá)到99%以上,徹底消除滅菌室內(nèi)的冷點(diǎn),完全排除溫度“死角”,在高溫和高壓力的作用下使病原微生物蛋白質(zhì)變性凝固、滅活從而達(dá)到滅菌的目的。
1.3 Shank3實(shí)驗(yàn)流程
Shank3實(shí)驗(yàn)流程圖如下:
圖2 Shank3實(shí)驗(yàn)流程圖
(一)sgRNA設(shè)計(jì)與載體構(gòu)建
- 靶點(diǎn)選擇:根據(jù)Shank3(如家犬Shank3外顯子18-22區(qū)段)序列,利用生物信息學(xué)工具(如CRISPRscan、CHOPCHOP)設(shè)計(jì)特異性sgRNA靶點(diǎn)。優(yōu)先選擇外顯子中高度保守且可能導(dǎo)致移碼突變的區(qū)域。
- 載體構(gòu)建:CRISPR/Cas9質(zhì)粒系統(tǒng),將sgRNA與Cas9蛋白表達(dá)元件整合至pX330載體,通過T7E1酶切驗(yàn)證sgRNA活性。該步驟在湖北大學(xué)武昌校區(qū)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,不在本項(xiàng)目評價(jià)范圍,本項(xiàng)目主要使用其CRISPR/Cas9混合液成品。
(二)胚胎顯微注射與動物繁殖
- 家犬模型制備:供體胚胎獲取,對雌性家犬進(jìn)行超排卵處理,采集成熟卵母細(xì)胞與精子體外受精,獲得受精卵。顯微注射,使用顯微操作儀將CRISPR/Cas9混合液(含sgRNA、Cas9mRNA及單鏈DNA修復(fù)模板)注入受精卵原核。胚胎移植,將編輯后的胚胎移植至代孕母犬子宮,妊娠期約63天后分娩。
- 小鼠模型制備:受精卵采集,對C57BL/6小鼠進(jìn)行超排卵后取卵,與野生型雄性交配獲取受精卵。電穿孔遞送,采用CRISPR電穿孔技術(shù)將Cas9/sgRNA核糖核蛋白復(fù)合體(RNP)導(dǎo)入受精卵,減少脫靶效應(yīng)。假孕母鼠移植,將胚胎移植至假孕母鼠,約21天后獲得F0代嵌合體小鼠。
(三)驗(yàn)證與品系建立
- 初篩與測序:將PCR產(chǎn)物送測序,通過比對野生型序列確認(rèn)插入/缺失突變(Indel)。家犬需額外進(jìn)行TA克隆測序以排除嵌合現(xiàn)象。
- 蛋白表達(dá)驗(yàn)證:Western Blot,取動物前額葉皮層組織裂解液,使用Shank3特異性抗體檢測蛋白表達(dá)水平,確認(rèn)突變導(dǎo)致蛋白截短或缺失。
- 穩(wěn)定品系繁育:家犬,篩選雜合突變個體(F0)與野生型回交,獲得F1代雜合子,再通過兄妹交配獲得純合突變體(F2)。小鼠,直接篩選F0代生殖系傳遞陽性個體,建立純合子品系。
(四)表型分析與模型驗(yàn)證
- 行為學(xué)評估:三箱社交實(shí)驗(yàn),將Shank3體與野生型對照置于三箱裝置,量化其對陌生小鼠/家犬的探索時(shí)間,評估社交互動缺陷。自我梳理與埋珠實(shí)驗(yàn),記錄30分鐘內(nèi)梳理次數(shù)或埋珠數(shù)量,檢測重復(fù)刻板行為。
- 神經(jīng)電生理檢測:離體腦片記錄,取前額葉皮層或紋狀體腦片,通過膜片鉗技術(shù)檢測突觸傳遞長時(shí)程增強(qiáng)(LTP)變化,評估突觸可塑性損傷。
- 跨物種腦功能同步分析:人-犬腦電同步,利用EEG記錄人類與Shank3家犬互動時(shí)的腦電信號,計(jì)算θ波(4-8Hz)相位同步指數(shù),揭示社會認(rèn)知神經(jīng)耦合異常。
(五)安全性評估與倫理審查:脫靶效應(yīng)檢測,全基因組測序(WGS)分析潛在脫靶位點(diǎn),篩選非預(yù)期突變。動物福利審查,實(shí)驗(yàn)方案需通過動物倫理委員會審批,確保符合《實(shí)驗(yàn)動物護(hù)理和使用指南》。
1.4 治療實(shí)驗(yàn)流程
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼f送修復(fù)Shank3或調(diào)控下游通路,探索自閉癥治療新策略。
- 治療載體構(gòu)建:設(shè)計(jì)Shank3cDNA過表達(dá)AAV載體(血清型AAV9穿透血腦屏障)。
- 顱內(nèi)或全身給藥:通過立體定位注射將載體遞送至幼年家犬/小鼠腦區(qū)(如前額葉),或靜脈注射利用PHP.B載體實(shí)現(xiàn)全身遞送。
- 療效評估
- 活體腦結(jié)構(gòu)掃描:使用7T高場強(qiáng)MRI掃描儀,對麻醉家犬/小鼠進(jìn)行T1/T2加權(quán)成像,分析皮層厚度、海馬體積等結(jié)構(gòu)變化。
- 功能連接分析:靜息態(tài)fMRI,檢測默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、突顯網(wǎng)絡(luò)等功能連接強(qiáng)度,定位異常腦區(qū)(如扣帶回、島葉)。任務(wù)態(tài)fMRI,結(jié)合社交刺激(如同類面部圖像),觀察前額葉-杏仁核激活模式。
- 多模態(tài)數(shù)據(jù)整合:將MRI數(shù)據(jù)與基因表達(dá)譜、行為學(xué)結(jié)果關(guān)聯(lián),構(gòu)建“基因-腦環(huán)路-行為”多維模型。
1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后處理
項(xiàng)目使用蒸汽滅菌器和生物安全滅菌器進(jìn)行滅菌工作,其滅菌原理是以飽和水蒸氣作為滅菌介質(zhì),采用機(jī)械強(qiáng)制脈動真空的空氣排出方式,經(jīng)3-4次抽真空、注入蒸汽交替作用將內(nèi)室空氣強(qiáng)制排空,使空氣排除量達(dá)到99%以上,徹底消除滅菌室內(nèi)的冷點(diǎn),完全排除溫度“死角”,在高溫和高壓力的作用下使病原微生物蛋白質(zhì)變性凝固、滅活從而達(dá)到滅菌的目的。
2. 生產(chǎn)設(shè)備
本項(xiàng)目完成后全廠主要生產(chǎn)設(shè)備詳見下表。
| 序號 | 設(shè)備名稱 | 設(shè)備類型 | 型號 | 數(shù)量(臺/套) | 設(shè)備區(qū)域 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 生物安全柜 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | 上海知楚1300A2 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 2 | 獸用生化分析儀 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | Minilab四通道分析儀 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 3 | 獸用超聲診斷儀 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | DP-10Vet | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 4 | 凝膠成像系統(tǒng) | 實(shí)驗(yàn)儀器 | 天能1600 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 5 | 超低溫冰箱 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | / | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 6 | 冰柜(醫(yī)療廢物貯存) | 實(shí)驗(yàn)儀器 | DW-86L728J | 1 | 醫(yī)療廢物暫存間 |
| 7 | 電熱鼓風(fēng)干燥箱 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | BAT150-LGF-L | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 8 | 制冰機(jī) | 實(shí)驗(yàn)儀器 | IMS-601 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 9 | 超微量顯微操作泵 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | UMP31 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 10 | 立體定位儀 | 實(shí)驗(yàn)儀器 | 瑞沃德68801 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 11 | 大動物麻醉機(jī) | 實(shí)驗(yàn)儀器 | 瑞沃德R420 | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 12 | 制氧機(jī) | 實(shí)驗(yàn)儀器 | 瑞沃德ROC-8A | 1 | 實(shí)驗(yàn)室 |
| 13 | 籠具 | 飼養(yǎng)設(shè)備 | / | 50 | 飼養(yǎng)間 |
| 14 | 動物飲水瓶 | 飼養(yǎng)設(shè)備 | / | 500 | 飼養(yǎng)間 |
| 15 | 制水機(jī) | 輔助設(shè)備 | 100L/h和50L/h | 2 | 制水 |
| 16 | 蒸汽滅菌器 | 輔助設(shè)備 | / | 1 | 滅菌 |
| 17 | 籠具清洗機(jī) | 輔助設(shè)備 | / | 2 | 籠具清洗 |

