Vi beskriver en ny metod för att generera dubbla humaniserade BLT-möss som har ett funktionellt humant immunförsvar och en stabil inympad människoliknande Gut microbiome. Detta protokoll kan följas utan behov av bakteriefria möss eller gnotobiotiska anläggningar.
Humaniserade möss (HU-möss) som har ett funktionellt humant immunförsvar har i grunden förändrat studiet av mänskliga patogener och sjukdom. De kan användas för att modellera sjukdomar som annars är svåra eller omöjliga att studera hos människor eller andra djurmodeller. Tarmen mikrobiomet kan ha en djupgående inverkan på människors hälsa och sjukdom. Emellertid, den murina Gut mikrobiomet är mycket annorlunda än den som finns i människor. Det finns ett behov av förbättrade prekliniska hu-möss-modeller som har en inympad Human tarmmikrobiome. Därför skapade vi dubbla hu-möss som har både ett humant immunsystem och stabil människoliknande Gut microbiome. Nicka. CG-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/szj (NSG) möss är en av de bästa djuren för humanisering på grund av deras höga nivå av immunbrist. Men bakteriefria NSG-möss och olika andra viktiga bakterie fria möss modeller är för närvarande inte kommersiellt tillgängliga. Vidare har många forsknings inställningar inte tillgång till gnotobiotiska anläggningar, och arbetar under gnotobiotiska förhållanden kan ofta vara dyrt och tidskrävande. Viktigt, bakteriefria möss har flera immunbrist som finns även efter engrafharm av mikrober. Därför utvecklade vi ett protokoll som inte kräver bakteriefria djur eller gnotobiotiska anläggningar. För att generera dubbla hu-möss, NSG-möss behandlades med strålning före operationen för att skapa benmärg, lever, thymus-humaniserad (HU-BLT) möss. Mössen behandlades sedan med bredspektrumantibiotika för att tömma den redan existerande murina Gut microbiome. Efter antibiotikabehandling fick möss fekala transplantationer med friska humana donatorprover via oral Sonat. Dubbel hu-BLT möss hade unika 16S rRNA gen profiler baserat på enskilda mänskliga givaren provet som transplanterades. Viktigt, den transplanterade människoliknande mikrobiomet var stabil i den dubbla hu-BLT möss för varaktigheten av studien upp till 14,5 veckor efter transplantation.
Humaniserade möss (HU-möss) har förändrat studiet av många aspekter av människors hälsa och sjukdom inklusive hematopoies, immunitet, cancer, autoimmun sjukdom, och infektionssjukdom1,2,3,4 ,5,6,7,8,9. Dessa hu-möss har den distinkta fördelen framför andra musmodeller i att de har ett funktionellt humant immunförsvar och kan smittas med humana specifika patogener. Ändå har betydelsen av Gut mikrobiomet visats av dess roll i många mänskliga sjukdomar som fetma, metabola syndromet, inflammatoriska sjukdomar, och cancer10,11,12, 13. Slemhinnor immunsystemet och Gut mikrobiomet är ömsesidigt reglerad att upprätthålla Gut och systemisk homeostas. Immunförsvaret är formad av antigener som presenteras av tarmen mikrobiomet och ömsesidigt immunförsvaret spelar en viktig reglerande roll för att främja kommensaler tarmbakterier och eliminera patogener14,15, 16. emellertid, Gut mikrobiomet av hu-möss har inte varit väl kännetecknas och murina Gut mikrobiomet skiljer sig avsevärt i sammansättning och funktion från människor17. Detta beror på evolutionära, fysiologiska och anatomiska skillnader mellan murina och mänskliga tarmen samt andra viktiga faktorer såsom diet, som kan påverka de experimentella resultaten av hu-möss sjukdomsmodeller18. Därför, bortom klassificering av murina Gut mikrobiomet av hu-möss, en djurmodell med både ett humant immunförsvar och mänskliga Gut mikrobiomet behövs för att studera komplexa interaktioner av mänskliga sjukdomar in vivo.
Studiet av mänskliga sjukdomar direkt i mänskliga ämnen är ofta opraktiskt eller oetiskt. Många djurmodeller kan inte användas för att studera humana patogener som humant immunbristvirus typ 1 (HIV-1). Icke-mänskliga primater modeller är genetiskt utavlade, mycket dyra, och är inte mottagliga för många mänskliga patogener. Möss som har framställts som bakteriefria (GF) och rekonstitueras med Human-liknande Gut microbiomes har använts i stor utsträckning för att studera människors hälsa och sjukdom19,20. Emellertid, dessa djur har inte ett humant immunförsvar och arbetar med GF djur kräver specialiserade anläggningar, förfaranden, och expertis. Därför finns det ett behov av förbättrade prekliniska modeller för att studera det komplexa sambandet mellan tarmmikrobiomen och människans immunsystem. Många stammar av möss, såsom nickar. CG-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/szj (NSG), är inte kommersiellt tillgängliga som GF. GF djur kan också lida av långvariga immunbrist som inte är helt omvänd av engrafharm av mikrober21. Därför skapade vi en dubbel hu-möss med både ett funktionellt humant immunsystem och stabil Human-liknande Gut mikrobiomet under specifika patogenfria (SPF) villkor. För att generera dubbla hu-möss, kirurgi utfördes på NSG-möss för att skapa benmärg, lever, tymus humaniserade möss (HU-BLT). HU-BLT möss behandlades sedan med bredspektrumantibiotika och sedan ges fekal transplantationer med en hälsosam Human givare prov. Vi karakteriserade bakterien Gut mikrobiomet av 173 fekal prover från 45 dubbel hu-BLT möss och 4 mänskliga fekal givare prover. Dubbla hu-BLT möss har unika 16S rRNA gen profiler baserade på enskilda mänskliga givare prov som transplanteras. Viktigt, den transplanterade människoliknande mikrobiomet var stabil i möss för varaktigheten av studien upp till 14,5 veckor efter transplantation. Dessutom visade de förutspådda metagenomes att dubbla hu-BLT-möss har olika förväntad funktionell kapacitet än hu-möss som är mer likt de humana donatorproverna.
Det protokoll som beskrivs här är för skapandet av dubbla hu-BLT möss som har både ett funktionellt humant immunförsvar och en stabil människoliknande Gut microbiome. Detta protokoll kan anpassas till andra humaniserade eller icke-humaniserade möss modeller utan behov av GF djur och gnobiotisk anläggningar. Medan de metoder som beskrivs här är relativt enkla, det finns flera viktiga detaljer som är viktiga för en lyckad skapandet av dubbla hu-BLT möss. NSG-möss är extremt immunbrist och förhindra infekti…
The authors have nothing to disclose.
Vi vill tacka Yanmin WAN, Guobin Kang, och Pallabi Kundu för deras hjälp med att generera BLT-humaniserade möss. Vi skulle vilja erkänna UNMC Genomics Core facility som får partiellt stöd från Nebraska Research Network i funktionell genomik NE-INBRE P20GM103427-14, molekylärbiologi Neurosensoriska system CoBRE P30GM110768, fred & Pamela Buffett Cancer Center-P30CA036727, centrum för root och Rhizobiome innovation (CRRI) 36-5150-2085-20, och Nebraska forskning initiativ. Vi skulle vilja tacka University of Nebraska-Lincoln Life Sciences Annex och deras personal för deras hjälp. Denna studie stöds delvis av National Institutes of Health (NIH) bidrag R01AI124804, R21AI122377-01, P30 MH062261-16A1 kronisk hiv-infektion och åldrande i NEUROAIDS (Chain) Center, 1R01AI111862 till Q Li. Finansiärer hade ingen roll i studiens utformning, datainsamling och analys, förberedelse av manuskriptet eller beslut för publicering.
Animal Feeding Needles 18G | Cadence Science | 9928B | |
Clidox-s Activator | Pharmacal Research Laboratories | 95120F | |
Clidox-s Base | Pharmacal Research Laboratories | 96125F | |
DGM 108 cage rack | Techniplast | ||
Flat Brown Grocery Bag 3-5/8"D x 6"W x 11-1/16"L | Grainger | 12R063 | |
FMT Upper Delivery Microbiota Preparations | OpenBiome | FMP30 | |
Grape Kool-Aid | Kraft Foods Inc. | ||
hCD19-PE/Cy5 | Biolegend | 302209 | |
hCD3-PE | Biolegend | 300408 | |
hCD4-Alexa 700 | Biolegend | 300526 | |
hCD45-FITC | Biolegend | 304006 | |
hCD8-APC/Cy7 | Biolegend | 301016 | |
Lactate Buffered Ringer's Solution | Boston BioProducts Inc | PY-906-500 | |
mCD45-APC | Biolegend | 103111 | |
Microvette 100 K3E | Microvette | 20.1278.100 | |
Neosporin First Aid Antibiotic/Pain Relieving Ointment | Neosporin | ||
NSG mice (NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ) | The Jackson Laboratory | 005557 | |
PrecisionGlide 25 G Needle | BD | 305127 | |
RS200 X-ray irradiator | RAD Source Technologies | ||
Sealsafe Plus GM500 microisolator cages | Techniplast | ||
Sterile Non-woven Gauze | Fisherbrand | 22-028-558 | |
Teklad global 16% protein irradiated mouse chow | Teklad | 2916 |