Name: 用于人粪便移植到无菌小鼠体内的生物排斥 IsoPositive 笼实验的制备和维持 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-02-28T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: 学习使用IsoPositive笼系统将人粪便移植到无菌小鼠体内以建立稳定微生物群落的方法。该技术有助于研究细菌在癌症发展和治疗中的作用。

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作者感谢佛罗里达大学动物护理服务部无菌动物服务分部在已知菌群动物饲养方面的协助，感谢 Brooke Bloomberg 博士和 Laura Eurell 博士在兽医及 IACUC 方面的支持，以及 Josee Gauthier 在 16S rRNA 基因测序方面的协助。本研究部分由佛罗里达大学健康癌症中心基金（C.J.）和佛罗里达大学医学院 Gatorade 基金（C.J.）资助。R.Z.G. 由佛罗里达大学健康癌症中心基金支持。R.C.N. 由佛罗里达大学国家卫生研究院 TL1 培训项目（TL1TR001428，UL1TR001427）、国家卫生研究院国家癌症研究所团队型跨学科癌症研究培训项目 T32CA257923 及佛罗里达大学健康癌症中心资助。本出版物所报告的研究由佛罗里达大学健康癌症中心支持，部分资金来自中国台湾州拨款&#8239;佛罗里达州法规 § 381.915 及&#8239;美国国立卫生研究院下属的国家癌症研究所，资助编号P30CA247796。本内容完全由作者负责，不代表美国国立卫生研究院或佛罗里达州的官方观点。资助方在研究设计、数据收集与分析、发表决定以及稿件撰写过程中均未发挥任何作用。

<ol><li>Park, J. C., Im, S. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Of+men+in+mice%3A+the+development+and+application+of+a+humanized+gnotobiotic+mouse+model+for+microbiome+therapeutics%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mol+Med%22%5BJournal%5D)">Of men in mice: the development and application of a humanized gnotobiotic mouse model for microbiome therapeutics.</a> Exp Mol Med. 52 (9), 1383-1396 (2020).</li>
<li>Li, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbiome+remodelling+leads+to+inhibition+of+intestinal+farnesoid+X+receptor+signalling+and+decreased+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Microbiome remodelling leads to inhibition of intestinal farnesoid X receptor signalling and decreased obesity.</a> Nat Commun. 4, 2384(2013).</li>
<li>Schwabe, R. F., Jobin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+microbiome+and+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">The microbiome and cancer.</a> Nat Rev Cancer. 13 (11), 800-812 (2013).</li>
<li>Wen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Innate+immunity+and+intestinal+microbiota+in+the+development+of+Type+1+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Innate immunity and intestinal microbiota in the development of Type 1 diabetes.</a> Nature. 455 (7216), 1109-1113 (2008).</li>
<li>Gray, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+adaptation+of+human+inflammatory+bowel+diseases+microbiota+enhances+colonization+efficiency+and+alters+microbiome+aggressiveness+depending+on+recipient+colonic+inflammatory+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiome%22%5BJournal%5D)">Mouse adaptation of human inflammatory bowel diseases microbiota enhances colonization efficiency and alters microbiome aggressiveness depending on recipient colonic inflammatory environment.</a> Microbiome. 12 (1), 147(2024).</li>
<li>Gopalakrishnan, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gut+microbiome+modulates+response+to+anti-PD-1+immunotherapy+in+melanoma+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Gut microbiome modulates response to anti-PD-1 immunotherapy in melanoma patients.</a> Science. 359 (6371), 97-103 (2018).</li>
<li>Matson, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+commensal+microbiome+is+associated+with+anti-PD-1+efficacy+in+metastatic+melanoma+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The commensal microbiome is associated with anti-PD-1 efficacy in metastatic melanoma patients.</a> Science. 359 (6371), 104-108 (2018).</li>
<li>Routy, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gut+microbiome+influences+efficacy+of+PD-1-based+immunotherapy+against+epithelial+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Gut microbiome influences efficacy of PD-1-based immunotherapy against epithelial tumors.</a> Science. 359 (6371), 91-97 (2018).</li>
<li>Paik, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+for+using+a+hermetically-sealed%2C+positive-pressured+isocage+system+for+studies+involving+germ-free+mice+outside+a+flexible-film+isolator%5BTitle%5D)+AND+%22Gut+Microbes%22%5BJournal%5D)">Potential for using a hermetically-sealed, positive-pressured isocage system for studies involving germ-free mice outside a flexible-film isolator.</a> Gut Microbes. 6 (4), 255-265 (2015).</li>
<li>Hecht, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+cage-autonomous+method+for+the+maintenance+of+the+barrier+status+of+germ-free+mice+during+experimentation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Anim%22%5BJournal%5D)">A simple cage-autonomous method for the maintenance of the barrier status of germ-free mice during experimentation.</a> Lab Anim. 48 (4), 292-297 (2014).</li>
<li>Dremova, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sterility+testing+of+germ-free+mouse+colonies%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Immunol%22%5BJournal%5D)">Sterility testing of germ-free mouse colonies.</a> Front Immunol. 14, 1275109(2023).</li>
<li>Newsome, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+of+bacterial+genera+associated+with+therapeutic+response+to+immune+checkpoint+PD-1+blockade+in+a+United+States+cohort%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Med%22%5BJournal%5D)">Interaction of bacterial genera associated with therapeutic response to immune checkpoint PD-1 blockade in a United States cohort.</a> Genome Med. 14 (1), 35(2022).</li>
<li>Le Roy, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+evaluation+of+microbiota+engraftment+following+fecal+microbiota+transfer+in+mice+models%3A+age%2C+kinetic+and+microbial+status+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Comparative evaluation of microbiota engraftment following fecal microbiota transfer in mice models: age, kinetic and microbial status matter.</a> Front Microbiol. 9, 3289(2018).</li>
<li>Lebeuf, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contaminants+and+where+to+find+them%3A+microbiological+quality+control+in+axenic+animal+facilities%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Contaminants and where to find them: microbiological quality control in axenic animal facilities.</a> Front Microbiol. 12, (2021).</li>
<li>He, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Campylobacter+jejuni+promotes+colorectal+tumorigenesis+through+the+action+of+cytolethal+distending+toxin%5BTitle%5D)+AND+%22Gut%22%5BJournal%5D)">Campylobacter jejuni promotes colorectal tumorigenesis through the action of cytolethal distending toxin.</a> Gut. 68 (2), 289-300 (2019).</li>
<li>Wu, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linking+long-term+dietary+patterns+with+gut+microbial+enterotypes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes.</a> Science. 334 (6052), 105-108 (2011).</li>
<li>Ross, F. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interplay+between+diet+and+the+gut+microbiome%3A+implications+for+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The interplay between diet and the gut microbiome: implications for health and disease.</a> Nat Rev Microbiol. 22 (11), 671-686 (2024).</li>
<li>Maier, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extensive+impact+of+non-antibiotic+drugs+on+human+gut+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria.</a> Nature. 555 (7698), 623-628 (2018).</li>
<li>Walter, J., Armet, A. M., Finlay, B. B., Shanahan, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishing+or+exaggerating+causality+for+the+gut+microbiome%3A+Lessons+from+human+microbiota-associated+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Establishing or exaggerating causality for the gut microbiome: Lessons from human microbiota-associated rodents.</a> Cell. 180 (2), 221-232 (2020).</li>
<li>Berland, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+engraftment+capacity+of+frozen+ready-to-use+human+fecal+microbiota+transplants+assessed+in+germ-free+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">High engraftment capacity of frozen ready-to-use human fecal microbiota transplants assessed in germ-free mice.</a> Sci Rep. 11 (1), 4365(2021).</li>
<li>Choo, J. M., Rogers, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+murine+gut+microbiota+in+gnotobiotic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Establishment of murine gut microbiota in gnotobiotic mice.</a> iScience. 24 (2), 102049(2021).</li>
<li>Bokoliya, S. C., Dorsett, Y., Panier, H., Zhou, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Procedures+for+fecal+microbiota+transplantation+in+murine+microbiome+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Infect+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Procedures for fecal microbiota transplantation in murine microbiome studies.</a> Front Cell Infect Microbiol. 11, 711055(2021).</li>
<li>Li, Y., Cao, W., Gao, N. L., Zhao, X. -M., Chen, W. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consistent+alterations+of+human+fecal+microbes+after+transplantation+into+germ-free+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genomics+Proteomics+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Consistent alterations of human fecal microbes after transplantation into germ-free mice.</a> Genomics Proteomics Bioinformatics. 20 (2), 382-393 (2022).</li>
<li>Turnbaugh, P. J., Ridaura, V. K., Faith, J. J., Rey, F. E., Knight, R., Gordon, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+diet+on+the+human+gut+microbiome%3A+a+metagenomic+analysis+in+humanized+gnotobiotic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">The effect of diet on the human gut microbiome: a metagenomic analysis in humanized gnotobiotic mice.</a> Sci Transl Med. 1 (6), 6ra14(2009).</li>
<li>Staley, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+engraftment+of+human+microbiota+into+mice+with+a+single+oral+gavage+following+antibiotic+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiome%22%5BJournal%5D)">Stable engraftment of human microbiota into mice with a single oral gavage following antibiotic conditioning.</a> Microbiome. 5 (1), 87(2017).</li>
<li>Lebeuf, M., Turgeon, N., Faubert, C., Robillard, J., Paradis, É, Duchaine, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Managing+the+bacterial+contamination+risk+in+an+axenic+mice+animal+facility%5BTitle%5D)+AND+%22Can+J+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Managing the bacterial contamination risk in an axenic mice animal facility.</a> Can J Microbiol. 67 (9), 657-666 (2021).</li>
<li>Basic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+and+contamination+incidence+of+gnotobiotic+experiments+performed+in+microisolator+cages%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Med+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Monitoring and contamination incidence of gnotobiotic experiments performed in microisolator cages.</a> Int J Med Microbiol. 311 (3), 151482(2021).</li>
<li>Amorim, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Refining+a+protocol+for+faecal+microbiota+engraftment+in+animal+models+after+successful+antibiotic-induced+gut+decontamination%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Med%22%5BJournal%5D)">Refining a protocol for faecal microbiota engraftment in animal models after successful antibiotic-induced gut decontamination.</a> Front Med. 9, 770017(2022).</li>
</ol>

作者无利益冲突。

本文所述方案提供了一种可重复且高度详细的实验方法，用于在实验用隔离笼中饲养的无菌小鼠的人源化处理。将人类供体的粪便菌群特异性移植到小鼠宿主中，对微生物组研究具有重要价值。在避免小鼠特异性共生微生物污染的情况下，研究人员能够探究定植于人体的细菌对多种健康与疾病状态的影响，或研究饮食干预、药物给药等手段对人体微生物组的作用16,17,18。此类研究对于揭示微生物组组成在健康与疾病状态中的因果关系至关重要。本方案还包括在保存介质中收集人源化小鼠粪便样本，以便后续恢复具有活性的微生物并用于进一步实验。本文未详述的另一应用是单菌定植（monoassociation）或使用明确定义的细菌群落（如Altered Schaedler菌群或小鼠肠道细菌集合[miBC]）进行定植13,19,20</...

无菌小鼠是微生物组研究者常用的重要工具，可用于解析微生物群在宿主健康与疾病状态中的作用。无菌小鼠出生时完全无菌，并在其整个生命周期中保持无菌状态1。通过将特定细菌菌株定植于无菌小鼠体内，可开展这些分类群与宿主代谢、免疫或其他生理功能之间的因果关系研究2,3,4,5。尤为有利的是，可通过移植来自人类供体的粪便样本，在微生物群层面实现无菌小鼠的“人源化”，并在屏障环境中饲养以防止来自小鼠自身微生物的污染1。这一方法已在微生物组研究领域促成多项重要发现，例如人类肠道微生物组对癌症免疫治疗疗效的影响6,7,8。
然而，尽管人源化无菌小鼠在微生物组研究领域具有不可估量的价值，但该方法的广泛应用仍受到诸多限制。无菌小鼠通常在半刚性或软膜式大型隔离器中繁育和维持，而功能性实验则需要额外搭建多个小型隔离器，每个小型隔离器可容纳若干笼具，但仅能维持单一实验条件。这种小型隔离器方案显著增加了空间占用和成本，同时严重限制了单次实验中可考察的实验条件数量以及可并行开展的实验数量。一种有前景的解决方案是采用一种名为 ISOcage P 生物排阻系统（本文简称为 isocage 系统）的独立模块化笼具系统9，10。isocage 系统允许在独立、密封、正压的隔离笼中对无菌小鼠进行实验操作，使不同笼具之间可设置不同的实验条件，而无需依赖多个小型隔离器。在规范的无菌操作技术下，动物可在 isocage 中维持无菌状态长达12周，或通过人类粪便移植实现人源化，进而用于任何可在无菌条件下开展的实验方法。利用 isocage 系统，可同时并行开展多个相互独立的实验，其空间占用和成本远低于使用多个小型隔离器的方案。
在柔性薄膜饲养隔离器中繁育无菌小鼠的目的是严格维持无菌状态11。用于监测无菌状态的技术包括对小鼠体表和口腔腔隙进行常规拭子取样，以及无菌采集粪便样本，并通过培养和基于PCR的商业化检测试剂盒进行检测。必须对这些样本进行细菌、血清学和真菌检测，以确认其无菌状态11。当无菌小鼠从繁育隔离器转移至隔离笼用于实验时，需对小鼠进行拭子取样和检测，以验证其转移时的无菌状态。通过无菌采集粪便样本并进行培养，检测细菌、病毒和真菌污染物，从而完成对隔离笼的无菌性检查。从出生到实验方案结束，仔细收集并记录这些无菌性检查结果，是验证小鼠无菌状态的必要环节。
isocage 系统由独立的笼具（图 1）、用于从繁殖隔离器中转运动物的转移盘（图 1）以及用于承载笼具的 isocage 架（图 2）组成。每个 isocage 笼具均在供气入口处配备一个笼具级别的高效微粒空气（HEPA）过滤器，并配有硅胶密封垫圈，闭合时可形成气密密封，确保污染物无法通过空气进入笼内（图 1A）。当将笼盖倒置于经灭菌的生物安全柜内时，可作为无菌操作表面使用（图 1A）。笼具内部的金属丝网架用于放置饲料和饮水瓶（图 1B）。在笼内一同高压灭菌的镊子用于所有需接触笼内表面的操作。笼体本身设有卡槽，可安装可拆卸的笼号卡 holder，用于在外部标识动物信息，同时设有进气口和出气口喷嘴，用于与 isocage 架对接（图 1C-E）。安全闭合夹和笼盖上的卡扣锁可在笼具准备重新接入架体系统时密封笼体（图 1F）。建议使用的垫料为 Alpha-dri，同时推荐使用可高压灭菌的环境丰富化小屋（图 1F）。转移盘用于将无菌小鼠从繁殖隔离器转移至 isocage 笼具，其配备一个可旋转的隔间盖，带三角形开口，便于操作动物（图 1G-H）。转移盘有小号（直径 21.6 cm）和大号（直径 28 cm）两种规格，均可容纳八只小鼠。使用高压灭菌胶带在转移盘的周缘和通气孔处形成气密密封，此操作需在将盘体浸入消毒剂并装入经消毒剂浸泡的运输袋之前完成（图 1I）。架体系统本身配备显示屏，用于监控鼓风机运行状态、架体级别的 HEPA 过滤器状态以及架体的应急备用电池电源，上述功能均为系统标配（图 2A）。封闭式 Magnehelic 压力计显示笼系统所维持的正压状态，自动可视对接指示器则显示笼具的对接状态（黄色标签伸出表示无笼具对接或对接失败）（图 2B-D）。操作 isocage 笼具还需配备标准认证的生物安全柜。
本文所述方案介绍了在无菌条件下将无菌小鼠从繁育隔离器成功转移至隔离笼，同时维持其无菌状态的正确方法，以及利用人类供体粪便悬液对无菌小鼠进行菌群人源化，并从隔离笼饲养的小鼠中收集粪便样本，用于确认无菌状态或保存活性以进行后续功能研究。在本示例中，无菌小鼠被接种来自接受肺癌免疫治疗的人类供体的混合粪便样本，并根据治疗反应将供体分为应答者与非应答者。结果显示，通过肠道菌群人源化，免疫治疗的应答表型被成功转移至受体小鼠，随后可进一步向这些小鼠接种肿瘤细胞并给予免疫治疗。该人类粪便悬液制备方案可轻松适用于任何人类供体粪便样本或研究者希望建立的任何疾病临床前模型。利用本方案，可将任意人类供体粪便中的微生物群落转移至无菌宿主体内，从而为进一步探究微生物群在健康与疾病中的作用提供可能。
<img alt="带有XT HEPA过滤器、水瓶和进气口设置的啮齿类动物笼具系统示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68029/68029fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图1"> 
图1：隔离笼和转运盘的示意图。（A）笼盖底面的俯视图，标签标明了笼内级HEPA过滤器和硅胶垫圈密封的位置。（B）笼内俯视图，标签标明了金属丝网笼盖、内置水瓶及饮水嘴，以及金属架中用于放置可高压灭菌饲料的位置。（C）笼具前视图，显示用于固定笼卡的凹槽。（D）带盖完整笼具的俯视图，显示HEPA过滤器安装在进气喷嘴上的方式。（E）笼具后视图，显示与隔离笼架系统对接的进气和出气喷嘴。（F）带盖完整笼具的侧视图，标签标明处于开启状态的安全闭锁夹，每个夹子上的白色标签可将其锁定到位。笼内显示底部铺有Alpha-dri垫料，并建议在垫料中放置 enrichment hut（丰富化小屋）。（G）带盖转运盘的俯视图。（H）转运盘内部的俯视图，显示带有三角形开口的可旋转隔间盖，便于操作动物。（I）完全组装好的转运盘侧视图，显示已粘贴高压灭菌胶带的位置，该胶带在从繁育隔离器向隔离笼转移过程中形成气密密封。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68029/68029fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="生物隔离系统机架示意图，HEPA过滤器，监控屏幕，实验笼具设置。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68029/68029fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图2"> 
图2：隔离笼机架系统的示意图。（A）完整的隔离笼机架，笼具已对接，标签指示用于显示风机状态、HEPA过滤器状态和应急电池的监控屏幕。机架左下侧为机架级HEPA过滤器的插槽。（B）封闭式Magnehelic压力计，显示机架维持的正压。（C）已对接的隔离笼，无可见的黄色对接指示，表明机架与送风喷嘴之间连接成功。（D）机架中的空插槽，可见自动可视对接指示器，表明该位置无笼具，且送风喷嘴未与隔离笼连接。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68029/68029fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

<table><tbody><tr><td>1 mL BD Slip Tip 注射器，无菌，一次性使用</td><td>Fisher Scientific</td><td>309659</td><td></td></tr><tr><td>2.0 mL 螺口管，无滚花，带裙边，天然色，电子束灭菌，带可拆卸管盖</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-755-228</td><td></td></tr><tr><td>36 x 32 x 48&quot; 3 密耳带褶聚乙烯袋</td><td>Uline</td><td>S-13455</td><td></td></tr><tr><td>5 加仑装 Exspor 二氧化氯消毒剂活化剂&amp;nbsp;</td><td>Ecolab</td><td>6301680</td><td></td></tr><tr><td>5 加仑装 Exspor 二氧化氯消毒剂原液&amp;nbsp;</td><td>Ecolab</td><td>6301194</td><td></td></tr><tr><td>600 mL 聚丙烯烧杯</td><td>Fisher Scientific</td><td>S01914</td><td></td></tr><tr><td>ALPHA-dri 垫料</td><td>谢泼德特种纸业</td><td></td><td></td></tr><tr><td>厌氧培养箱</td><td>Coy 实验室产品</td><td>B型</td><td></td></tr><tr><td>II级生物安全柜</td><td>Nuaire</td><td></td><td></td></tr><tr><td>认证 IsoCage 可高压灭菌 HEPA 过滤器 XT 极端温度</td><td>Tecniplast</td><td>1245ISOFHXT</td><td></td></tr><tr><td>Clear Lens LPX IQuity 安全护目镜&amp;nbsp;</td><td>Fastenal</td><td>922205455</td><td></td></tr><tr><td>杜邦&amp;nbsp;Tyvek&amp;nbsp;袖套 - 18&quot;</td><td>Uline</td><td>S-13893E</td><td></td></tr><tr><td>DWK生命科学DURAN 45毫米按压式天然橡胶盖</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-258-107</td><td>1 L 高压灭菌瓶用橡胶瓶塞</td></tr><tr><td>Dynalon Quick Mist HDPE 喷雾瓶</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-438-12B</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 聚丙烯量筒</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-007-44</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbran&amp;nbsp;解剖圆头镊</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-887</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 即用型密封灭菌袋</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-812-51</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 直头宽尖强头通用镊子&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>16-100-107</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand&amp;nbsp;无铅高压灭菌指示胶带</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-901-110</td><td></td></tr><tr><td>灌胃针，可重复使用的不锈钢材质。直型。22号针头，尖端直径1.25 mm，长度38 mm或1.5英寸（一打）</td><td>布雷因特里科学公司</td><td>N-PK 020</td><td></td></tr><tr><td>H-B Instrument Durac 计时器</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-202-015</td><td></td></tr><tr><td>IsoPositive 笼架系统（即 isocages）</td><td>Tecniplast&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>ISO30P</td><td>30个笼子（6宽×5高），单面</td></tr><tr><td>耐腈类化学品手套，尺码 S (7)、M (8) 或 L (9)，共 18 副&amp;rdquo; 长，22 密耳，Ansell</td><td>格雷格纳</td><td>4T426</td><td></td></tr><tr><td>腈类检查手套，中号，非无菌，无粉</td><td>MedSupply Partners</td><td>KG-1101M</td><td></td></tr><tr><td>橄榄色/品红卡口式气体 &amp;amp; 蒸汽滤芯 / 颗粒物过滤器 2个装&amp;nbsp;</td><td>&amp;nbsp;3M/Fastenal</td><td>50051138541878</td><td></td></tr><tr><td>用于小鼠的聚碳酸酯 RadDisk Mini 8-75 x 4</td><td>Braintree Scientific</td><td>IRD-P M</td><td></td></tr><tr><td>聚丙烯圆顶帽 - 24&quot;，蓝色</td><td>Uline</td><td>S-10480BLU</td><td></td></tr><tr><td>Puritan Cary-Blair 培养基，5 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-029-646</td><td></td></tr><tr><td>S、M 和 L 码蓝色硅胶双模式头戴式半面罩呼吸器&amp;nbsp;</td><td>&amp;nbsp;3M/Fastenal</td><td>50051131370826</td><td></td></tr><tr><td>Sgpf 系列无菌无粉乳胶手套，CT International，厚度 = 6.5 mm，长度 = 30.5 cm（12 英寸），手套尺寸 = 8.5，手套颜色 = 白色</td><td>Fisher Scientific</td><td>18-999-102F</td><td></td></tr><tr><td>防滑鞋套</td><td>Uline</td><td>&amp;nbsp;S-25639</td><td></td></tr><tr><td>手术衣，毛巾，无菌，大号，32件/箱</td><td>托马斯科学公司</td><td>KIM 95111</td><td></td></tr><tr><td>Teklad Global 18% 蛋白质挤压成型啮齿动物饲料（可灭菌）&amp;nbsp;</td><td>Inotiv</td><td>2018SX</td><td></td></tr><tr><td>赛默飞世尔科技 Nalgene 耐用型矩形线性低密度聚乙烯储液罐（带盖，20 L 容量）</td><td>赛默飞世尔科技</td><td>14-831-330J</td><td></td></tr><tr><td>VERIFY 双物种自含式生物指示剂</td><td>Steris Healthcare</td><td>S3061</td><td></td></tr><tr><td>WypAll L40 1&amp;frasl;4 折擦拭片</td><td>Uline</td><td>S-8490</td><td></td></tr></tbody></table>

用于将人粪便移植到无菌小鼠的生物排外isopositive笼实验的准备与维护

Preparation and Maintenance of Bioexclusion IsoPositive Cage Experiment for Human Fecal Transplantation into Germ-Free Mice

无菌小鼠是研究微生物在宿主健康与疾病中作用的重要研究工具，可用于评估单个微生物、特定微生物群或复杂微生物群在宿主反应中的具体作用。传统上，无菌小鼠在柔性薄膜或半刚性隔离器中繁育和饲养，其饲养与实验操作成本高昂，且需要大量经过培训的人员以及动物设施中较大的空间。IsoPositive 隔离笼系统可在独立、密封、正压的隔离笼（isocages）中对无菌小鼠进行实验操作，从而降低成本，并提高实验操作的灵活性。
本文描述了一种将无菌小鼠从繁育隔离器转移至隔离笼，并通过人类供体粪便对小鼠进行粪便移植，以建立稳定的长期肠道“人源化”小鼠模型的实验方案，可用于后续研究。文中介绍了使用隔离笼系统所需的材料和准备工作，包括使用二氧化氯化学消毒剂对笼具、耗材、设备和个人防护装备进行灭菌的方法。同时讨论了确认转移后小鼠无菌状态的方法，以及如何检测笼具系统中的污染情况。进一步阐述了饲养管理的操作流程，包括垫料、饲料和饮水供应。此外，还详细描述了制备人源粪便悬液并经灌胃接种至无菌小鼠以建立肠道人源化小鼠模型的实验步骤，以及采集粪便样本以监测小鼠肠道微生物群组成的方法。一项实验结果表明，在人类粪便移植两周后，供体微生物群可在小鼠体内实现稳定定植，从而具备后续实验应用的条件。同时，本文还介绍了将人源化小鼠粪便收集于活性保存液中的方法，以便用于进一步的功能性实验。总体而言，这些方法可实现人源化小鼠微生物群在实验用无菌隔离笼中的安全、高效建立，便于后续干预与研究。

将人类粪便样本按免疫检查点抑制剂（ICI）应答者与非应答者的表型进行分组（此前已在方案中描述），通过灌胃方式分别接种至无特定病原体的野生型（GF-WT）小鼠体内，每组小鼠分别饲养于3个隔离笼中（每笼1–2只，应答者组共6只，非应答者组共5只）。接种后，小鼠适应环境1周。随后，在无菌条件下收集这些小鼠的粪便样本。之后，小鼠再次通过灌胃接种1 × 107 CFU的应答者或非应答者混合人源粪便菌群。分别在灌胃后第1、2和4周收集小鼠粪便。由于粪便样本在无菌小鼠中对污染物的检出率可达100%，因此无需额外检测笼具垫料、饮水等其他环境样本14。为确认粪便移植前1周小鼠的无菌状态，从每只小鼠收集一粒新鲜粪便颗粒，称重后立即转移至厌氧环境。每份粪便样本用1 mL无菌厌氧磷酸盐缓冲液重悬，并使用无绳Pellet Pestle电机及无菌灭菌混合器进行手动匀浆。将匀浆后的粪便样本进行梯度稀释至1 × 10-5，每个稀释度取10 µL，重复接种于厌氧BHI琼脂平板上。同时，将各稀释样本从厌氧环境中取出，以相同方式接种于需氧BHI琼脂平板上。厌氧平板用Parafilm封...

本方案描述了在维持无菌条件下，将无菌小鼠转移并饲养于实验用单笼隔离器（隔离笼）中的最佳操作规范。同时讨论了向无菌小鼠进行粪便移植的方法，以及从这些肠道“人源化”小鼠中收集可存活细菌以用于后续应用的技术。

用于将人粪便移植到无菌小鼠的生物排外IsoPositive笼实验的准备与维护

无菌小鼠是研究微生物在宿主健康与疾病中作用的重要工具，可实现对……的评估

我们研究了细菌与宿主之间的相互作用，以及内外因素如何调节这种关系从而影响健康。具体而言，我们关注细菌在癌症发生、发展和治疗中的作用。我们实验室及其他微生物组实验室利用隔离正压笼系统，将人类供体的粪便菌群移植到受体小鼠体内，以建立稳定且长期存在的微生物群落。该技术使我们能够发现相关临床细菌在健康与疾病中的新作用。许多前瞻性临床试验已发现特定微生物与癌症的发生、发展及治疗反应之间的关联，但相关性并不意味着因果关系。通过将无菌小鼠进行人源化（移植人类粪便标本），可在相关的癌症模型中验证其因果关系。利用ISO阳性笼系统，我们已证明来自接受免疫治疗后有响应的非小细胞肺癌患者的特定拟杆菌菌株，可使携带原位肺癌肿瘤的小鼠产生治疗响应。首先，将10片擦拭巾放入二氧化氯消毒液浸渍槽中，并确保其完全浸透。然后，使用量筒向一个大塑料袋中加入至少100毫升的二氧化氯消毒液。晃动袋子，确保所有内表面均被浸透，然后将其放置一旁。从架子上取下一个ISO笼具，放入二氧化氯消毒液浸泡槽中，确保完全接触液体。使用浸湿的擦拭巾擦洗笼具的所有表面。浸泡笼子后，让助手打开已浸泡的塑料袋。将笼子放入袋中，并立即封好袋口。使用喷雾瓶，向袋口喷洒二氧化氯消毒剂。将所有笼具和物品装袋后，将耐化学腐蚀手套浸入二氧化氯消毒剂中。同时，将浸湿的擦拭巾移入生物安全柜内，并润湿所有表面。对于非保护性表面，将擦拭巾挤出液体覆盖其上，但不要直接接触表面。20分钟后，使用已灭菌的耐化学腐蚀手套，将每个笼子和瓶子转移至已灭菌的生物安全柜中。打开密封的ISO笼盒时，抬起盖子两侧夹子上的白色标签，将每个夹子横向拉出以解锁盖子。使用位于笼盒内金属网架上方的无菌镊子，取出空的水瓶，并将其放置在盖子内侧。取下橡胶密封圈，向瓶中注水直至装满。使用无菌镊子将喷嘴安装到水瓶上，并用力下压以确保密封。然后，用无菌镊子提起金属丝网架，向后滑动数英寸，以在笼底形成一个开口。将无菌镊子放置在金属架上，确保镊子手柄不接触笼具表面。接收传递盘时，助手应手持并部分打开塑料外包装，使浸湿面暴露但不被触碰。佩戴浸有二氧化氯消毒剂的耐化学腐蚀手套，将传递盘从塑料包装中取出，并置于已灭菌的生物安全柜内的平坦表面上。打开转运盘时，先撕下密封盘周的胶带，然后取下盖子。接着，使用先前放置在金属丝架上的无菌镊子，调整隔间盖子的位置，使开口对准待转运的小鼠。用无菌镊子通过转运盘盖上的开口夹住小鼠尾巴根部，提起并经由金属丝架与隔离笼之间的开口将小鼠转移至隔离笼内。所有小鼠转移完毕后，使用无菌镊子将金属网架放回。提起笼盖，将其重新盖在笼子上方。将笼盖的每个卡扣抬起，小心地向下压紧，使其牢固地覆盖在笼子的四周。按下白色卡扣，以确保笼盖密封。现在，让助手用二氧化氯消毒剂喷洒笼架对接口的每个喷嘴。将笼子从生物安全柜中取出，并将其对接到笼架上。换上新的无菌手术衣，并用无菌手术手套替换耐化学手套。准备灌胃针时，打开每个灭菌袋，将袋内侧作为干燥无菌的放置表面。将灌胃针连接到注射器上。打开粪便悬液管，将200 µL悬液吸入每支注射器中。用镊子夹住小鼠尾巴根部，将其放置在金属丝架上。通过轻拉颈后松弛皮肤，温和地固定小鼠。将小鼠保持直立垂直姿势，插入灌胃针并轻轻注入粪便悬液。注射后立即取出针头。将小鼠直接放入已灭菌的杯子之一中进行观察。所有小鼠完成灌胃后，使用镊子将每只小鼠移回笼内垫料中。在三个时间点，应答表型之间的人源化小鼠粪便菌群结构均存在显著差异。应答者粪便定植小鼠在第一周与第二周之间、第二周与第四周之间的微生物群落结构均无差异。尽管无应答者粪便定植小鼠在第一周与第二周之间表现出不同的微生物群落结构，但在第二周与第四周之间则表现出相似的结构。人类供体接种物中布劳特菌属（Blautia）、真杆菌属（Eubacterium）、瘤胃球菌属（ruminococcus）和链球菌属（streptococcus）的丰度增加，而受体小鼠中拟杆菌属（bacteroides）、梭状菌属（Lachnoclostridium）、马文菌属（Marvinbryantia）和副拟杆菌属（Parabecteroides）的相对丰度升高。

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科研

JoVE Journal

Immunology and Infection

免疫学与感染

用于人粪便移植到无菌小鼠体内的生物排斥 IsoPositive 笼实验的制备和维持

本视频演示了构建双人源化骨BLT（骨髓、肝和胸腺）小鼠的方法，该小鼠具有功能性的人类免疫系统以及稳定植入的人类类似肠道微生物组。...

构建双人源化BLT（骨髓、肝、胸腺）小鼠模型

本视频演示了在结肠炎的白细胞介素-10缺陷小鼠中进行粪便微生物移植的操作过程。肠道内定植的粪便微生物会释放次级代谢产物，诱导抗炎性细胞因子的释放，从而减轻结肠炎症。...

评估粪菌移植在白细胞介素-10缺陷小鼠中的作用

由于人们日益认识到肠道淋巴细胞在多种肠道及全身性疾病中发挥着关键作用，对这些细胞进行定量表征的研究兴趣不断增长。在本方案中，我们描述了如何从小肠不同区室中分离单细胞群体，以用于后续的流式细胞术分析。...

小鼠小肠淋巴细胞的分离与流式细胞术表征

我们介绍一种用于生成双人源化BLT小鼠的新方法，该小鼠具有功能性的人类免疫系统以及稳定植入的人类类似肠道微生物组。本方案无需无菌小鼠或已知菌群动物设施即可实施。...

一种具有稳定人源化肠道微生物组和人类免疫系统的人源化BLT小鼠双模型

炎症性肠病（IBD）的发病机制涉及遗传易感性、黏膜免疫和肠道微生态环境之间的相互作用。在本研究中，我们将粪菌移植应用于IL-10缺陷小鼠，并探讨其对结肠炎症和心脏功能的影响。...

白细胞介素10缺陷小鼠模型中粪菌移植的治疗效果评估

本研究的目的是概述一种用于探究心血管疾病中菌群失调机制的实验方案。本文介绍了如何无菌采集和移植小鼠粪便样本、分离肠道组织，以及采用“瑞士卷”法处理肠道，随后结合免疫染色技术分析胃肠道中的病理变化。...

小鼠粪便分离与微生物群移植

本文以采血进行免疫表型分析为例，介绍用于“野生型小鼠”的设施的结构和操作流程，包括微生物 containment...

具有天然微生物群的小鼠实验设施的操作与生物安全防护程序：免疫表型分析流程

本方案详细介绍了用于在厌氧条件下进行复杂粪便菌群连续流培养的微型生物反应器阵列的组装方法。我们还讨论了反应器的组装、接种以及取样方法，以便后续分析。...

复杂粪便菌群连续培养的生物反应器组装

本实验方案描述了在非炎症条件下使小鼠定植 pks+ Escherichia coli 所需的步骤，以及验证定植效果和评估粪便中 pks+ E. coli...

在非炎症条件下小鼠pks+ Escherichia coli的定植

莱姆病的研究通常需要制备感染伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）的蜱虫，这一过程通常需要数周时间。本文我们展示一种基于显微注射的蜱虫感染方法，可在数小时内完成。同时，我们还展示了一种用于在蜱虫体内原位定位伯氏疏螺旋体（B.

蜱虫肠道内莱姆病病原体快速转移与定位方法

学习使用IsoPositive笼系统将人粪便移植到无菌小鼠体内以建立稳定微生物群落的方法。该技术有助于研究细菌在癌症发展和治疗中的作用。

用于将人粪便移植到无菌小鼠的生物排外IsoPositive笼实验的准备与维护

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