小鼠太干净 研究难做好

在二月一个温暖的早晨，马克·皮尔森驱车20分钟来到明尼阿波利斯的一家大型宠物店。作为明尼苏达大学的免疫学家，皮尔森经常在这里买老鼠。这一次皮尔森想要更小的老鼠，因为它们通常更年轻，而且可能都携带着他想要的东西:细菌。

这些老鼠将很快进入美国最受严密监控的实验室之一，那里通常研究危险的病原体，如肺结核和基孔肯雅病毒。尽管这些从宠物店买来的老鼠可能不会引起严重的人类感染，但它们携带的病原体对实验室里的数百只其他老鼠构成了严重威胁。

他们很快就有了新的室友，每个人都和一群黑色实验室老鼠分享食物、水、住所，最重要的是，还有病原体。在此之前，这些实验小鼠一直被保存在一个非常干净的环境中，没有接触过大多数病原体，因此它们中的一些会在与宠物店的小鼠混合后生病并死亡。幸存的实验室老鼠将形成一个类似于野生老鼠的强大免疫系统，并且可能更接近人类。

皮尔森的做法实际上不符合实验室的规则。50多年来，科学家们一直试图让实验室老鼠变得更干净。大多数实验室现在对动物笼子、水和食物进行消毒。明尼苏达大学免疫学家兼皮尔森实验室主任大卫·马索普斯特指出，“我们尽最大努力防止老鼠在自然环境中受到感染。”这些努力非常有效:随着病原体和其他复杂因素得到控制，小鼠实验的结果变得越来越稳定。

然而，大量研究表明，这种清洁是有代价的——啮齿动物无法建立健全的免疫系统。这些纯实验小鼠不再是人类免疫系统的可靠模型，因为人类生活在一个充满微生物的世界里。因此，一些在小鼠模型中获得巨大成功的新疗法和疫苗可能不适合临床使用。虽然没有明确的证据将临床试验的失败归因于实验小鼠的过度清洁，但马索普斯特认为一个干净的人工环境一定会有影响。

根据一项研究的估计，90%进入临床试验的药物将会失败。马索普斯特说:“你必须怀疑过度清洁的实验环境可能影响了实验，而且是误导。”

因此，马苏德等人正在开发一种载体模型，以更好地模拟自然界中免疫系统的建立过程。然而，用细菌饲养这些老鼠可能有风险。密苏里大学的微生物学家艾伦·埃里克森指出，宠物店里的老鼠携带大量细菌，最可怕的是这些老鼠可能会引起大规模感染。

添加一些细菌

十多年前，马苏德开始考虑老鼠的清洁问题。他对实验小鼠和人体的免疫成分之间的巨大差异感到震惊。当时，许多研究人员认为这是由遗传差异造成的，但马苏德怀疑部分原因可能是实验小鼠的生活环境。

为了找到答案，马苏德开始比较实验室老鼠、宠物店老鼠和谷仓里的野生老鼠的免疫成分。在实验室小鼠的血液中，很少有抗癌和抗感染的记忆性T细胞，即接触病原体的免疫细胞。这些记忆性T细胞广泛存在于人类、野生小鼠和宠物店小鼠的各种组织中。一般来说，实验室小鼠的免疫系统似乎非常“原始”，比成人更接近人类婴儿的免疫系统。

马苏德怀疑感染史起了重要作用。因此，他认为通过将实验室小鼠暴露于感染因素，可以诱导它们的免疫系统发生变化。如果实验室老鼠的问题是它们太干净，那么也许你可以试着让它们变脏。

他把一只宠物店的老鼠和几只实验老鼠放在一个笼子里。实验老鼠将被宠物店老鼠携带的各种病原体感染。与马苏德合作的明尼苏达大学免疫学家斯蒂芬·詹姆森指出，这种混合培养“将使传统的实验室小鼠更接近人类可能拥有的正常免疫过程”

然而，研究人员遇到的一个主要问题是，他们不知道在哪里用细菌饲养这些老鼠。马苏德说:“我最不想做的事情就是污染我同事的老鼠。“当他第一次和动物饲养者讨论这个实验时，每个人都很紧张。

然而，幸运的是，明尼苏达大学正准备在马索普斯特的实验室大楼里建造一个高度隔离的实验室——专门为BSL-3研究设计的，这意味着它可以安全地隔离人类病原体。同时，它还能防止受感染的老鼠将病原体传播给其他老鼠。

马苏德等人设法申请了一个房间。目前，这个房间里有500只老鼠。每个笼子里混合着几只干净的实验室老鼠和一只肮脏的宠物店老鼠。与宠物店的老鼠混合一个月后，“肮脏”的实验老鼠开始表现出许多类似于野生老鼠和宠物店老鼠的免疫特征。它们比实验小鼠有更多分化的记忆性T细胞，并且也产生了组织常驻记忆性T细胞。

来自野外

其他研究人员在宠物店外寻找脏老鼠。美国马里兰州糖尿病、消化和肾脏疾病研究所的免疫学家斯蒂芬·罗斯哈特驱车数百公里来到马厩捕捉野生老鼠。

罗斯哈特于2013年加入荷兰糖尿病学会免疫学家芭芭拉·拉赫曼的实验室。他们两人仔细研究了微生物组的相关文献，发现微生物组对免疫系统有很大的影响，但大多数论文都是基于对两种实验小鼠的比较研究:一些携带实验室的微生物组，另一些根本没有微生物组。罗斯哈特想知道，如果他将野生小鼠的微生物组添加到实验小鼠中，会发生什么，这也许会保留实验小鼠的遗传背景，但使它们的生理机能更接近野生小鼠。

Rosshart对野生微生物群体捐献者有特殊要求:成年小鼠，类似于实验室小鼠，没有病原体，不会污染国家卫生研究院的其他小鼠。每天早上，罗斯哈特开车去3到10个谷仓，检查100多个捕鼠器，然后把捕获的老鼠带回研究所。稍后，他将解剖老鼠并保存它们的组织和粪便。晚上，他沿着原路抓了更多的老鼠。

最后，罗斯哈特总共治疗了800多只老鼠。他和他的同事选择了3只遗传背景合适、没有病原体迹象的老鼠。他们将这些老鼠粪便中的微生物转移到怀孕的不育老鼠身上。当后一种老鼠分娩时，它们会将微生物传给后代。该团队将这些小鼠与无菌小鼠进行了比较，这些无菌小鼠从无菌实验室环境中获得了微生物群。

虽然更加“野生”并不总是导致更强的抗感染能力，但研究人员对细菌的小鼠模型感到兴奋。这些肮脏的老鼠使研究人员能够探索在正常老鼠模型中找不到的保护性免疫的不同机制。

广泛应用

然而，研究人员不知道哪些模型最适合研究哪些问题。例如，在马苏德的研究中，每组实验小鼠获得不同的病原体组合。在维珍的设计中，小鼠被给予了一系列明确的病原体，但是它们对免疫系统的影响并不明显。

英国爱丁堡大学的免疫学家埃莉诺·莱利指出，这些模型都不能完全复制自然界的真实情况。她说:“我认为我们需要更多地与生态学家和动物学家合作来研究真实的环境。如果我们仅仅采用简化的方法，就会有一定的风险。”

另一方面，尽管野生动物微生物模型解决了许多与病原体接触有关的问题，如罗斯哈特所知，捕捉野生老鼠是非常麻烦的。

携带细菌的小鼠模型是否能比标准实验小鼠更好地代表人类状况，从而为药物开发提供更好的试验基础，还有待进一步观察。

其他实验室也开始饲养“脏”老鼠。去年12月，西雅图贝纳罗亚研究所的免疫学家丹尼尔·坎贝尔收到了一笔赠款，用于建立一个带有细菌的老鼠模型。坎贝尔说，建立一个混合老鼠模型是非常具有挑战性的，但这是值得的。他说:“我认为许多人会感兴趣并愿意做出相关尝试。”(唐毅宸编译)