具有稳定的人类状古特微生物群落和人类免疫系统的双人性化BLT小鼠模型
Summary
我们描述了一种产生双重人性化BLT小鼠的新方法，其特点是功能性人体免疫系统和稳定的人类样肠道微生物群。无需无细菌小鼠或诺生物菌设施即可遵循此协议。
Abstract
具有功能性人体免疫系统的人类小鼠（胡鼠）从根本上改变了对人类病原体和疾病的研究。它们可用于模拟人类或其他动物模型中难以或不可能研究的疾病。肠道微生物群能对人类健康和疾病产生深远影响。然而，鼠肠道微生物群与人类发现的微生物群非常不同。 需要改进具有移植人类肠道微生物群的临床前小鼠模型。因此，我们创造了双胡鼠，具有人体免疫系统和稳定的人样肠道微生物群。点头。Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ （NSG） 小鼠由于其免疫缺陷水平高，是人体化的最佳动物之一。然而，无细菌NSG小鼠和其他各种重要的无细菌小鼠模型目前尚未上市。此外，许多研究环境无法获得诺托生物设施，在诺生物条件下工作通常费用昂贵且耗时。重要的是，无细菌小鼠有一些免疫缺陷，即使在微生物移植后也存在。因此，我们开发了一种不需要无细菌动物或诺生物设施的协议。为了产生双胡鼠，NSG小鼠在手术前接受放射治疗，以产生骨髓、肝脏、胸腺-人化（hu-BLT）小鼠。然后，用广谱抗生素治疗小鼠，以耗尽先前存在的鼠肠微生物群。经过抗生素治疗，通过口服口腔进行粪便移植，并带有健康的人类供体样本。双胡-BLT小鼠根据移植的个体供体样本，具有独特的16S rRNA基因谱。重要的是，移植的人类样微生物群在移植后14.5周的研究期间在双胡-BLT小鼠中保持稳定。
Introduction
人化小鼠（胡鼠）已经改变了对人类健康和疾病的许多方面的研究，包括造脑、免疫、癌症、自身免疫性疾病和传染病1、2、3、4 ，5，6，7，8，9 。与其他小鼠模式不同，这些小鼠具有明显的优势，因为它们具有功能性的人类免疫系统，并且可能感染人类特定的病原体。然而，肠道微生物群的重要性已经通过它在许多人类疾病中的作用，如肥胖，代谢综合征，炎症性疾病和癌症10，11，12， 13.粘膜免疫系统和肠道微生物群受到相互调节，以保持肠道和系统平衡。免疫系统由肠道微生物群的抗原形成，免疫系统在促进共生肠道细菌和消除病原体方面起着重要的调节作用14、15然而，胡鼠的肠道微生物群没有很好地特征，鼠肠道微生物群在组成和功能上与人类有很大不同。这是由于鼠和人肠道之间的进化、生理和解剖学差异，以及饮食等其他重要因素，可能影响胡鼠病模型18的实验结果。因此，除了对胡鼠的鼠肠道微生物群进行分类外，还需要一种具有人类免疫系统和人类肠道微生物群的动物模型来研究人类疾病在体内的复杂相互作用。
直接在人类科目上研究人类疾病往往是不切实际的或不道德的。许多动物模型不能用于研究人类病原体，如人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）。非人类灵长类动物的遗传繁殖，非常昂贵，并且不易受许多人类病原体的影响。被衍生为无细菌（GF）并与类似人类的肠道微生物群重组的小鼠已被广泛用于研究人类健康和疾病。然而，这些动物没有人体免疫系统，与GF动物合作需要专门的设施、程序和专业知识。因此，需要改进临床前模型来研究肠道微生物群群与人体免疫系统的复杂关系。许多小鼠菌株，如NOD。Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ （NSG），不作为 GF 商用。GF动物也可能遭受长期免疫缺陷，这是不能完全逆转的微生物的移植21。因此，我们创造了一种双胡鼠，具有功能性的人体免疫系统和稳定的人样肠道微生物群，在特定的无病原体（SPF）条件下。为了产生双胡鼠，对NSG小鼠进行了手术，以产生骨髓、肝脏、胸腺人化小鼠（hu-BLT）。然后用广谱抗生素治疗Hu-BLT小鼠，然后用健康的人类供体样本进行粪便移植。我们从45只双胡-BLT小鼠和4个人类粪便供体样本中抽取了173个粪便样本的细菌肠道微生物群。双胡-BLT小鼠具有独特的16S rRNA基因图谱，基于移植的个体人类供体样本。重要的是，移植的人类样微生物群在小鼠体内稳定，研究时间长达移植后14.5周。此外，预测的元基因组显示，双胡-BLT小鼠与更类似于人类供体样本的小鼠具有不同的预测功能能力。
Protocol
Representative Results
Discussion
这里描述的方案是为创造双hu-BLT小鼠，具有功能性的人类免疫系统和稳定的人样肠道微生物群。该协议可以适应其他人性化或非人性化的小鼠模型，而无需GF动物和转基因设施。虽然此处描述的方法相对简单，但有几个关键细节对于成功创建双胡-BLT 小鼠非常重要。NSG小鼠具有极缺免疫性，预防感染是小鼠长期生存的关键。我们采取了以下措施来预防感染。首先，动物被安置在带有HEPA滤波器（0.22 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们要感谢万燕民、康国斌和帕拉比·昆都协助生产BLThuman小鼠。我们要感谢UNMC基因组学核心基金，他们从内布拉斯加州功能基因组学研究网络获得部分支持，NE-INBRE P20GM103427-14，神经感官系统的分子生物学CoBRE P30GM110768，弗雷德和帕梅拉巴菲特癌症中心 – P30CA036727，根和红生物研究中心（CRRI） 36-5150-2085-20，内布拉斯加州研究计划。我们要感谢内布拉斯加大学林肯生命科学系及其工作人员的帮助。这项研究部分得到美国国家卫生研究院（NIH）资助R01AI124804、R21AI122377-01、P30 MH062261-16A1慢性HIV感染和衰老神经艾滋病（CHAIN）中心，1R01AI111862至Q Li的支持。 资助者在研究设计、数据收集和分析、编写手稿或决定出版方面没有作用。
Materials
| 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 |
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