La gnotobiosis (de las raíces griegas gnostos "conocido" y bios "vida") se refiere a un estado diseñado de un organismo en el que se han identificado todas las formas de vida (es decir, microorganismos ) dentro o sobre él, incluida su microbiota . [1] El término organismo gnotobiótico, o gnotobiote, puede referirse a un organismo modelo que está colonizado con una comunidad específica de microorganismos conocidos (isobiótico o flora animal definida) o que no contiene microorganismos ( libre de gérmenes ), a menudo con fines experimentales . [2] [3] [4] [5]El estudio de la gnotobiosis y la generación de varios tipos de organismos modelo gnotobióticos como herramientas para estudiar las interacciones entre los organismos huéspedes y los microorganismos se conoce como gnotobiología. [2]
El concepto y campo de la gnotobiología nació de un debate entre Louis Pasteur y Marceli Nencki a fines del siglo XIX, en el que Pasteur argumentó que la vida animal necesitaba bacterias para tener éxito, mientras que Nencki argumentó que los animales serían más saludables sin bacterias, [2] pero No fue hasta 1960 que se formó la Asociación de Gnotobióticos. [4] Los primeros intentos en gnotobiología se vieron limitados por el equipo y el conocimiento nutricional inadecuados; sin embargo, los avances en las ciencias de la nutrición , la anatomía y fisiología animal y la inmunología han permitido la mejora de las tecnologías gnotobióticas. [6]
Los conejillos de Indias fueron el primer modelo animal libre de gérmenes descrito en 1896 por George Nuttall y Hans Thierfelder , estableciendo técnicas que todavía se utilizan en la gnotobiología. [7] Los primeros métodos para mantener ambientes estériles incluían frascos de vidrio estériles y cajas de guantes , lo que se convirtió en una conversación sobre la uniformidad de los métodos en el campo en el simposio de 1939 sobre métodos micrurgicos y libres de gérmenes en la Universidad de Notre Dame. [4] Muchos de los primeros logros (1930-1950) en gnotobiología provinieron de la Universidad de Notre Dame , la Universidad de Lund y la Universidad de Nagoya . [7] [8]Los Laboratorios de Bacteriología de la Universidad de Notre Dame (conocidos como LOBUND) fueron fundados por John J. Cavanaugh y son citados por lograr algunos de los logros más notables en el campo de la investigación gnotobiótica. [7] [8] Bajo la dirección de James A. Reyniers, los primeros trabajos en LOBUND se centraron en la obtención de gnotobiotas mediante la esterilización de animales y el mantenimiento de los animales utilizando aisladores de acero esterilizados con vapor a alta presión; sin embargo, trabajos posteriores en el instituto cambiaron el enfoque del campo hacia el establecimiento de colonias de animales nacidos libres de gérmenes. [4] La primera colonia de ratas libre de gérmenes fue generada y mantenida usando un aislador esterilizado por vapor en 1946 por el científico sueco Bengt Gustafsson.[6] Los aisladores de película flexible que utilizan vapor de ácido peracético para la esterilización comenzaron a desarrollarse en la década de 1950. [4] Las técnicas de esterilización refinadas y los cambios de fabricación de LOBUND redujeron significativamente el tamaño y el costo de los aisladores, lo que hizo que la investigación gnotobiótica fuera más accesible universalmente. [7] [8] Después de numerosos avances en la investigación y las tecnologías de los gnotobióticos, los principales desafíos que enfrenta la investigación de los gnotobióticos en la actualidad son los requisitos de costos, espacio, eficiencia y procedimientos operativos. [7]En 2015, los costos de mantenimiento de las jaulas de ratones gnotobióticos fueron más de 4 veces superiores al costo de mantenimiento de las jaulas de ratones no gnotobióticos, lo que creó un desafío para establecer y mantener instalaciones utilizando fuentes de financiamiento típicas, como subvenciones federales de instituciones como los NIH . [7]