Los autores reconocen que la tierra en la que realizaron esta investigación es el territorio tradicional, ancestral y no cedido de la Nación xwməθkwəy̓əm (Musqueam). La tierra en la que se encuentra siempre ha sido un lugar de aprendizaje para el pueblo Musqueam, que durante milenios ha transmitido su cultura, historia y tradiciones de una generación a otra en este sitio. Animamos a otros a aprender más sobre las tierras nativas en las que viven y trabajan en https://native-land.ca. Los autores agradecen el apoyo del Consejo de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC) Becas Canadienses de Posgrado - Maestría (N.P.), Premio Michael Smith Health Research BC Trainee (RT-2023-3174, a MH), Programa de Becas de Descubrimiento del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC) (RGPIN-2019-04591 a C.T., RGPIN-2016-04282 a LCO), Instituto Canadiense de Investigación Avanzada / Humanos y el Microbioma (FL-001253 Appt 3362, a C.T.), Premio Académico de la Fundación Michael Smith para la Investigación en Salud (18239, a C.T.), los Institutos Canadienses para la Investigación en Salud (PJT-159458 a LCO) y la Fundación Canadiense para la Innovación (34673 a LCO y 38277 a CT). Agradecemos el apoyo técnico del Centro de Modelización de Enfermedades de la UBC y ubcFLOW, que cuenta con el apoyo de la Iniciativa de Resiliencia Biológica GREx de la UBC, y a los miembros de los laboratorios de Osborne y Tropini por las discusiones críticas y la evaluación del manuscrito. La Figura 1A y la Figura 2A se crearon utilizando Biorender.com.

Exploración de la dinámica de los fagos intestinales y las bacterias en modelos murinos utilizando el fago T4

Los autores no tienen nada que revelar.

El estudio de los fagos en el microbioma presenta un desafío significativo en comparación con sus contrapartes bacterianas. Específicamente, los fagos no contienen un marcador filogenético conservado común a todos los fagos similar a las subunidades ribosómicas 16S y 18S que permitan la facilidad en la secuenciación e identificación de especies procariotas y eucariotas, respectivamente42. Sin embargo, con los avances en los enfoques de secuenciación de próxima generación, incluido el au...

Los bacteriófagos, o fagos, son virus que infectan y matan bacterias con especificidad a nivel de especie y cepa. Los fagos desempeñan un papel importante dentro de comunidades bacterianas complejas, como la microbiota intestinal, donde se han implicado en la regulación de la dinámica de la población y en la mejora de la aptitud bacteriana2. A lo largo de la última década, ha habido un renovado interés en la investigación de fagos debido al aumento de patógenos resistentes a los antimicrobianos3 y el potencial de la terapia con fagos como estrategia de tratamiento alternativa. En los últimos años, los cócteles de fagos líticos se han utilizado por vía intravenosa con cierto éxito en infecciones sépticas bacterianas graves y resistentes a los antibióticos en humanos 3,4. La terapia oral con fagos también se ha propuesto como una alternativa potencial a los antibióticos para tratar las infecciones intestinales y la inflamación. Además, los fagos han sido implicados en el éxito de los trasplantes de filtrado fecal (FFT), que son preparaciones de microbiota fecal que se han filtrado para eliminar bacterias, en el tratamiento de la infección recurrente por Clostridioides difficile (rCDI)5,6, los trastornos inflamatorios intestinales (EII)7,8 y la enterocolitis necrotizante en cerdos prematuros9. Teniendo en cuenta estos resultados, es importante tener en cuenta las interacciones tanto entre los fagos y la microbiota intestinal, como entre los fagos y el huésped mamífero, ya que la adición de nuevos fagos a una comunidad preexistente puede tener efectos indirectos en la comunidad en su conjunto, y no solo en sus bacterias diana 2,10.
El estudio in vitro de las interacciones de los fagos con sus bacterias diana ha demostrado ser útil para comprender los mecanismos y los impactos de las interacciones de los fagos y las bacterias en el intestino. En este contexto, se ha demostrado que los fagos T4 específicos de Escherichia coli del orden Caudovirales requieren dominios similares a inmunoglobulinas (Ig) ubicados dentro de proteínas de la cápside externa (Hoc) altamente antigénicas en la superficie del virión para adherirse al moco intestinal11. Además, los ensayos de transwell han demostrado que los fagos T4 son capaces de interactuar con cultivos celulares epiteliales y translocarse a través de las capas celulares por macropinocitosis12,13. Estos resultados apoyan la hipótesis de que los fagos pueden interactuar con su huésped metazoario, a pesar de que son incapaces de infectar las células eucariotas. Estos modelos, si bien son útiles, carecen de la gama completa de interacciones complejas que ocurren en un ecosistema intestinal que se requieren para una exploración exhaustiva de la interacción tripartita entre los fagos, las bacterias y el huésped metazoario.
Los modelos de ratón son una herramienta importante para investigar fagos en entornos complejos. Una aplicación deseable de la administración de fagos es como una estrategia alternativa para tratar infecciones resistentes a los antimicrobianos o patógenos asociados con enfermedades inflamatorias crónicas, incluida la EII. Sin embargo, la literatura emergente sugiere que el comportamiento de los fagos in vitro no representa completamente las funciones in vivo. Buttimer et al.14 demostraron que un cóctel de fagos era capaz de agotar las bacterias objetivo en un consorcio simplificado de microbiota humana in vitro, pero no podía replicarse in vivo en ratones gnotobióticos colonizados con el mismo consorcio bacteria-fago. Además, en un microbioma de ratón convencional, el fago T7 condujo a un agotamiento selectivo de sus bacterias intestinales objetivo, aunque se observó una recuperación gradual a lo largo del tiempo, lo que indica una resistencia evolucionada15. Otros estudios han demostrado la coexistencia de fagos administrados por vía oral y sus cepas bacterianas diana in vivo 2,16. De hecho, más allá de la coexistencia entre fagos y bacterias, la administración de fagos dio lugar a cambios generalizados en la composición y función general de la comunidad de microbiota 2,16. Esto es relevante en entornos de enfermedad, ya que varios estudios han encontrado asociaciones entre el aumento de la abundancia relativa de caudovirales y la EII 7,8,17 que fueron independientes de los cambios en la abundancia bacteriana7. Se desconoce si esto es un impulsor o una consecuencia de la patogénesis de la enfermedad.
El enfoque histórico de la investigación de fagos ha girado en torno a la relación entre un fago y su bacteria objetivo. Sin embargo, también es importante tener en cuenta las posibles interacciones entre el fago y la mucosa, el epitelio y el sistema inmunitario del huésped metazoario. Todas estas interacciones juegan un papel importante en la respuesta general a la infección por fagos intestinales. Para demostrarlo, se han estudiado los fagos con ratones libres de gérmenes (GF) para dilucidar su impacto en el sistema inmunitario sin interferencia de la microbiota8. En este sistema, los ácidos nucleicos de los fagos fueron detectados por receptores tipo Toll (TLR) ubicados dentro de los endosomas de las células inmunes fagocíticas (macrófagos y células dendríticas). Esto activó la señalización descendente y estimuló la producción dependiente de células T de interferón (IFN)-γ 8 o IFN tipo I18. Además, Fluckiger et al.19 implicaron a los linfocitos T CD8+ de memoria en el reconocimiento de antígenos codificados por fagos (profagos), lo que dio lugar a una reactividad cruzada de los linfocitos T con los antígenos tumorales, lo que resultó en una reducción de la carga tumoral. Por último, la producción de anticuerpos específicos de fagos se ha documentado en estudios con ratones en los que se administraron fagos a modelos animales de forma continua a través del agua de bebida 8,20, o mediante sonda nasogástrica oral repetida durante varios meses20, lo que demuestra la capacidad de las proteínas de los fagos para promover respuestas inmunitarias humorales. Aunque estos modos de inoculación de fagos permiten un cebado óptimo y continuo del sistema inmunitario, es posible que no representen las interacciones naturales entre los fagos y el entorno intestinal, ni la cinética de la terapia con fagos aplicada por vía oral. Hasta ahora, un número limitado de estudios han examinado las interacciones de los fagos con una sola especie bacteriana en modelos de ratón monocolonizados21. Sin embargo, los ratones monocolonizados demostraron ser fundamentales para descifrar los efectos específicos de los microbios de especies individuales en el tracto gastrointestinal (GI) y el desarrollo inmunológico 22,23,24, y aún pueden resultar útiles para comprender las interacciones tripartitas entre los fagos, sus bacterias objetivo y el huésped metazoario.
Curiosamente, todavía hay mucho que aprender sobre las interacciones entre los fagos intestinales y las bacterias comensales intestinales, así como las interacciones que se producen entre el huésped metazoario y los fagos que residen en él. Este protocolo proporciona un conjunto de procedimientos para estudiar el fago T4 aislado y su contraparte bacteriana, E. coli (K-12, BW25113), utilizando un modelo de ratón gnotobiótico. Estos procedimientos estandarizados también proporcionan una base para optimizar otras díadas de fagos/bacterias mediante la adaptación de los parámetros de crecimiento a los pares de interés. Los métodos descritos aquí describen: (1) Preparación de lisados de fagos y vehículos T4 para la sonda nasogástrica oral de ratones; (2) Administración oral de fagos T4 a ratones gnotobióticos monocolonizados por E. coli ; (3) Monitoreo de los niveles de fagos T4 en heces y tejidos de ratón a lo largo del tiempo.
Para los resultados representativos presentados aquí, los lisados de fagos T4 purificados se propagaron a partir de las existencias de bancos de fagos mantenidos por el Laboratorio Rohwer. Se adaptó el método Phage-on-Tap para propagar el fago T425, como se menciona en este protocolo. El método produce un alto título y bajas reservas de fagos con endotoxinas en tres días. Utilizando este enfoque, se recolectaron rutinariamente 10 ml de ≥10 10 unidades formadoras de placa (ufp)/ml de fago T4 con < 0,5 unidades de endotoxinas (UE)/ml. Los niveles de endotoxinas recomendados para la administración oral o intravenosa en ratones son ≤ 20 UE/ml y ≤ 5 UE/kg/h (o 0,1 UE administrados durante 1 h para un ratón de 20 g), respectivamente, lo que lo convierte en un método adecuado de preparación de fagos para la inoculación in vivo . Todas las cepas de fagos se almacenaron a 4 °C en tampón salino de magnesio y magnesio (SM) para fagos (receta proporcionada en el paso 1.1.5.1). E. coli se cultivó en medios LB. Para varios pares de fagos-bacterias, se pueden adaptar diversos medios de cultivo y condiciones de crecimiento a partir de este protocolo. Los fagos también pueden obtenerse del medio ambiente, como las aguas residuales, el agua marina, el suelo y el contenido intestinal, y pueden aislarse y purificarse según Sambrook y Russell26 antes de la preparación utilizando las condiciones de crecimiento y propagación adecuadas para cada par de interés fago-huésped25. Alternativamente, los fagos pueden obtenerse de fuentes comerciales (véase la Tabla de materiales) o de bancos de fagos.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-octanol (99%)</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>CAAAA15977-AP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 ml PES Steriflip Sterile Disposable Vacuum Filter Units</td>
			<td>Millipore Sigma&#160;</td>
			<td>SCGP00525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose (Low-EEO/Multi-Purpose/Molecular Biology Grade)</td>
			<td>Fisher BioReagents&#160;</td>
			<td>BP160-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon&#174; 100kDa Ultra-15 centrifugal filter device, Ultracel-100</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>UFC910008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Microtainer&#174; Tubes, SST</td>
			<td>BD Medical</td>
			<td>365967</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioexclusion airtight cages (ISO cages)&#160;</td>
			<td>Techiplast</td>
			<td>1245ISOCAGE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C1000 Touch&#8482; Thermal Cycler with 96-Well Fast Reaction Module</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1851196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride Dihydrate (White Crystals to Powder)</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP510-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cap Locks For 1.5ML Tube 100/pk</td>
			<td>Andwin Scientific&#160;</td>
			<td>16812612</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform (Ethanol as Preservative/Certified ACS)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>C298-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper coated steel beads (4.5 mm)</td>
			<td>Crosman Corporation</td>
			<td>0767</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNeasy Blood &#38; Tissue Kit (50)</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>69504</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DreamTaq Green PCR Master Mix (2X)</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>K1081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) disodium salt solution, for molecular biology, 0.5 M in H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E7889</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisher BioReagents&#8482; Agar, Powder / Flakes, Fisher BioReagents&#8482;&#160;</td>
			<td>Fisher Bioreagents</td>
			<td>BP1423-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisher BioReagents&#8482; Microbiology Media: LB Broth (Powder) - Lennox&#160;</td>
			<td>Fisher Bioreagents</td>
			<td>BP1427-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneRuler 100 bp DNA Ladder</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>SM0241</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Green FastMix&#174; qPCR mix, 1250 rxns</td>
			<td>QuantaBio</td>
			<td>95072-012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPA filters for isocage lids, AUTOCLAVABLE H14 FILTERS FOR ISO LINE- IRRADIATED</td>
			<td>Techiplast</td>
			<td>UISOHEPAXTBOX-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP213-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MaxQ 6000 Incubated Shaker</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>8354-30-0009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbiology Media: LB Broth (Powder) - Lennox</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP1427-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tubes with Locking Snap Cap, 2ml</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-666-315</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm sealing film</td>
			<td>Bemis</td>
			<td>PM-996</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phage stocks</td>
			<td>Carolina Biological Supply&#160;</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PicoLab&#174; Mouse Diet 20 EXT</td>
			<td>LabDiet</td>
			<td>5R58</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce&#8482; Chromogenic Endotoxin Quant Kit</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>A39552S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNase A (17,500 U)</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>19101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNase-free DNase Set</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>79254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate (Fine White Powder)</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>BP328-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride (Crystalline/Certified ACS)</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>S271</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator (probe model CL-18; power source model FB50)</td>
			<td>Fisher scentific&#160;</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile flexible film isolator&#160;</td>
			<td>Class Biologically Clean&#160;</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYBR&#8482; Safe DNA Gel Stain</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>S33102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T100 Thermal Cycler&#160;</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1861096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T4 phage primer, forward (CCACACATAGCGCGAGTATAA)</td>
			<td>IDT</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T4 phage primer, forward (GAAACTCGGTCAGGCTATCAA)</td>
			<td>IDT</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TissueLyser II&#160;</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>85300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl, 1M Solution, pH 8.0, Molecular Biology Grade, Ultrapure</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>AAJ22638AE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water, (DNASE, RNASE free)</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP2484100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

t4 bacteriophage and e. coli interaction in the murine intestine: a prototypical model for studying host-bacteriophage dynamics in vivo

Los bacteriófagos (fagos) son virus que infectan bacterias con especificidad a nivel de especie y cepa y son las entidades biológicas más abundantes en todos los ecosistemas conocidos. Dentro de las comunidades bacterianas, como las que se encuentran en la microbiota intestinal, los fagos están implicados en la regulación de la dinámica de las poblaciones de microbiota y en el impulso de la evolución bacteriana. En la última década ha habido un renovado interés en la investigación de fagos, en parte debido a las capacidades de eliminación específicas del huésped de los fagos líticos, que ofrecen una herramienta prometedora para contrarrestar la creciente amenaza de las bacterias resistentes a los antimicrobianos. Además, estudios recientes que demuestran que los fagos se adhieren al moco intestinal sugieren que pueden tener un papel protector en la prevención de la invasión bacteriana en el epitelio subyacente. Es importante destacar que, al igual que los microbiomas bacterianos, los fageomas alterados se han asociado con peores resultados en enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal. Estudios anteriores han demostrado que los fagos pueden modular el microbioma de animales y humanos a través de trasplantes de filtrado fecal, lo que beneficia la salud del huésped. Con esta reciente ola de investigación surge la necesidad de establecer y estandarizar protocolos para estudiar los fagos en el contexto del microbioma intestinal. Este protocolo proporciona un conjunto de procedimientos para estudiar los fagos T4 aislados y su huésped bacteriano, Escherichia coli, en el contexto del tracto gastrointestinal murino. Los métodos descritos aquí describen cómo partir de un lisado de fagos, administrarlo a ratones y evaluar los efectos sobre el huésped bacteriano y los niveles de fagos. Este protocolo puede modificarse y aplicarse a otros pares fago-bacteria y proporciona un punto de partida para estudiar la dinámica huésped-fago in vivo.

Bacteriophages, or phages, are viruses that infect and kill bacteria with species and strain-level specificity1. Phages play important roles within complex bacterial communities such as the gut microbiota, where they have been implicated in regulating population dynamics and driving bacterial fitness2. Throughout the last decade, there has been renewed interest in phage research owing to the rise of antimicrobial resistant pathogens3, and the potential for phage therapy as an alternative treatment strategy. In recent years, lytic phage cocktails have been used intravenously with some success in serious, antibiotic-resistant bacterial septic infections in humans3,4. Oral phage therapy has also been proposed as a potential alternative to antibiotics to treat intestinal infections and inflammation. Furthermore, phages have been implicated in the success of fecal filtrate transplants (FFT), which are fecal microbiota preparations that have been filtered to remove bacteria, in the treatment of recurrent Clostridioides difficile infection (rCDI)5,6, inflammatory bowel disorders (IBD)7,8&#160;and necrotizing enterocolitis in pre-term pigs9. Given these results, it is important to consider interactions both between phages and the gut microbiota, and phages and the mammalian host, as the addition of novel phages into a preexisting community may have indirect effects on the community as a whole, and not only its target bacteria2,10.
The study of phage interactions with their target bacteria in vitro has proven useful for understanding the mechanisms and impacts of phage and bacteria interactions in the gut. In this setting, it has been shown that Escherichia coli-specific T4 phages of the order Caudovirales require immunoglobulin (Ig)-like domains located within highly antigenic outer capsid (Hoc) proteins on the virion surface to adhere to intestinal mucus11. Additionally, transwell assays have shown that T4 phages are capable of interacting with epithelial cell cultures and translocating through cell layers by macropinocytosis12,13. These results support the hypothesis that phages can interact with their metazoan host, even though they are incapable of infecting eukaryotic cells. These models, while useful, lack the full range of complex interactions that occur in a gut ecosystem that are required for a comprehensive exploration of the tripartite interaction between phages, bacteria and the metazoan host.
Mouse models are an important tool for investigating phages within complex environments. A desirable application of phage administration is as an alternative strategy to treat antimicrobial resistant infections or pathobionts associated with chronic inflammatory diseases, including IBD. However, emerging literature suggests that phage behavior in vitro does not fully represent in vivo functions. Buttimer et al.14&#160;demonstrated that a phage cocktail was able to deplete the targeted bacteria in a simplified human microbiota consortium in vitro, but could not be replicated in vivo in gnotobiotic mice colonized with the same bacteria-phage consortium. Furthermore, in a conventional mouse microbiome, T7 phage led to selective depletion of its target gut bacteria, although gradual recovery was observed over time, indicative of evolved resistance15. Other studies have demonstrated co-existence of orally administered phages and their target bacterial strains in vivo2,16. Indeed, beyond phage/bacteria co-existence, phage administration led to widespread changes in overall microbiota community composition and function2,16. This is relevant in disease settings as several studies have found associations between increased relative abundance of Caudovirales and IBD7,8,17&#160;that were independent of changes in bacterial abundance7. It remains unknown whether this is a driver or consequence of disease pathogenesis.
The historic focus of phage investigation has been around the relationship between a phage and its target bacterium. However, it is also important to consider potential interactions between phage and the mucosa, epithelium, and immune system of the metazoan host. These interactions all play an important role in the overall response to intestinal phage infection. To demonstrate this, phages have been studied using germ-free (GF) mice to elucidate their impact on the immune system without interference by the microbiota8. In this system, phage nucleic acids were detected by Toll-like receptors (TLRs) located within endosomes of phagocytic immune cells (macrophages and dendritic cells). This activated downstream signaling and stimulated T cell dependent production of interferon (IFN)-&#947;8&#160;or type I IFNs18. Moreover, Fluckiger et al.19&#160;implicated memory CD8+ T cells in the recognition of phage-encoded (prophage) antigens, which resulted in T cell cross-reactivity with tumor antigens, resulting in reduced tumor burden. Finally, phage-specific antibody production has been documented in mouse studies where phages were delivered to animal models in a continual manner through drinking water8,20, or by repeated oral gavage over several months20, demonstrating the capacity for phage proteins to promote humoral immune responses. Although these modes of phage inoculation allow for optimal and continual priming of the immune system, they may not represent the naturally occurring interactions between phages and the intestinal environment, nor the kinetics of orally applied phage therapy. Thus far, a limited number of studies have examined the interactions of phage with a single bacterial species in monocolonized mouse models21. However, monocolonized mice proved critical in deciphering microbe-specific effects of individual species on gastrointestinal (GI) tract and immune development22,23,24, and they may yet prove useful in understanding tripartite interactions between phages, their target bacteria, and the metazoan host.
Excitingly, there is still much to learn about the interactions between intestinal phage and gut commensal bacteria, as well as the interactions that occur between the metazoan host and the phages that reside within it. This protocol provides a set of procedures to study isolated T4 phage and its&#160;bacterial counterpart, E. coli (K-12, BW25113), using a gnotobiotic mouse model. These standardized procedures also provide a foundation for optimizing other phage/bacteria dyads by adapting the growth parameters to the pairs of interest. The methods described here outline: (1) Preparation of T4 phage and vehicle lysates for oral gavage of mice; (2) Oral administration of T4 phage to E. coli monocolonized gnotobiotic mice; (3) Monitoring T4 phage levels in mouse feces and tissues over time.
For the representative results presented here, purified T4 phage lysates were propagated from phage bank stocks maintained by the Rohwer Lab. The Phage-on-Tap method for propagating T4 phage was adapted25, as referenced in this protocol. The method yields high titer, endotoxin-low phage stocks within three days. Utilizing this approach, 10 mL of &#8805; 1010&#160;plaque forming units (pfu)/mL of T4 phage with &#60; 0.5 endotoxin units (EU)/mL were&#160;routinely collected. The recommended endotoxin levels for oral or intravenous administration into mice are &#8804; 20 EU/mL and &#8804; 5 EU/kg/h (or 0.1 EU administered over 1 h for a 20 g mouse), respectively, making this a suitable method of phage preparation for in vivo inoculation. All phage stocks were stored at 4 &#176;C in saline magnesium (SM) phage buffer (recipe provided in step 1.1.5.1). E. coli was cultivated in LB media. For various phage-bacteria pairs, diverse culture media and growth conditions may be adapted from this protocol. Phages can also be sourced from the environment, such as wastewater, marine water, soil and intestinal contents and can be isolated and purified as per Sambrook and Russell26&#160;prior to preparation using the appropriate growth and propagation conditions for each phage-host pair of interest25. Alternatively, phages can be obtained from commercial sources (see Table of Materials) or from phage banks.

Autor destacado: Investigación de las respuestas inmunitarias inducidas por bacteriófagos en ratones gnotobióticos

Interacción entre bacteriófagos T4 y E. coli en el intestino murino: un modelo prototípico para estudiar la dinámica huésped-bacteriófago in vivo

Para investigar las interacciones entre el fago T4 y la díada E. coli en el intestino murino, se prepararon, limpiaron y purificaron los lisados del fago T4 y del vehículo (Figura 1A). Los lisados de fagos T4 se titularon mediante ensayo de placa y se diluyeron a 2 x 107 ufp/ml (2 x 106 ufc/ratón) en tampón SM. Los lisados de vehículos también se titularon para confirmar la ausencia de presencia de fagos viables y se diluyeron en el mismo volumen de tamp?...

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Los bacteriófagos (fagos), virus que infectan a las bacterias, son un componente integral del microbioma intestinal. Aunque estos habitantes simbióticos impulsan la aptitud bacteriana y la dinámica de la población, se sabe poco sobre cómo afectan a la homeostasis intestinal y a la enfermedad. Este protocolo estudia fagos T4 aislados dentro de un modelo de ratón, adaptables a otros pares fago-bacteriano.

Bacteriophages (phages) are viruses that infect bacteria with species- and strain-level specificity and are the most abundant biological entities across ...

Nuestra investigación tiene como objetivo comprender las interacciones tripartitas entre las bacterias bacteriófagos y el sistema inmune de los mamíferos en el contexto del intestino, el intestino gnotobiótico del ratón. Esperamos obtener información sobre estas interacciones en condiciones de salud y enfermedad para comprender mejor la importancia del microbioma intestinal. Desarrollos recientes han encontrado que los bacteriófagos pueden ser detectados por el sistema inmunológico de los mamíferos.Se ha sugerido que el fageoma intestinal humano puede estar desregulado en enfermedades como el trastorno inflamatorio intestinal, y la estimulación inmunitaria por fagos podría exacerbar los fenotipos de la enfermedad. Nuestro objetivo es proporcionar a otros un protocolo estandarizado para producir un lisado de fagos T4 para su inoculación y enumeración en modelos de ratón gnotobióticos. Estos protocolos pueden desarrollarse y modificarse para su uso con otros pares de bacterias bacteriófagos.

t4-bacteriophage-e-coli-interaction-murine-intestine-prototypical

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

T4 Bacteriophage and E. coli Interaction in the Murine Intestine: A Prototypical Model for Studying Host-Bacteriophage Dynamics In Vivo

1.1K vistas.  University of British Columbia. Nuestra investigación tiene como objetivo comprender las interacciones tripartitas entre las bacterias bacteriófagos y el sistema inmune de los mamíferos en el contexto del intestino, el intestino gnotobiótico del ratón. Esperamos obtener información sobre estas interacciones en condiciones de salud y enfermedad para comprender mejor la importancia del microbioma intestinal. Desarrollos recientes han encontrado que los bacteriófagos pueden ser detectados por el sistema inmunológico de...

Video: Autor destacado: Investigación de las respuestas inmunitarias inducidas por bacteriófagos en ratones gnotobióticos

Bacteriophages (phages) are viruses that infect bacteria with species- and strain-level specificity and are the most abundant biological entities across all known ecosystems. Within bacterial communities, such as those found in the gut microbiota, phages are implicated in regulating microbiota population dynamics and driving bacterial evolution. There has been renewed interest in phage research in the last decade, in part due to the host-specific killing capabilities of lytic phages, which offer a promising tool to counter the increasing threat of antimicrobial resistant bacteria. Furthermore, recent studies demonstrating that phages adhere to intestinal mucus suggest they may have a protective role in preventing bacterial invasion into the underlying epithelium. Importantly, like bacterial microbiomes, disrupted phageomes have been associated with worsened outcomes in diseases such as inflammatory bowel disease. Previous studies have demonstrated that phages can modulate the microbiome of animals and humans through fecal filtrate transplants, benefiting the host&#39;s health. With this recent wave of research comes the necessity to establish and standardize protocols for studying phages in the context of the gut microbiome. This protocol provides a set of procedures to study isolated T4 phages and their bacterial host, Escherichia coli,&#160;in the context of the murine gastrointestinal tract. The methods described here outline&#160;how to start from a phage lysate, administer it to mice and assess effects on bacterial host and phage levels.&#160;This protocol can be modified and applied to other phage-bacterial pairs and provides a starting point for studying host-phage dynamics in vivo.

Bacteriophages (phages), viruses that infect bacteria, are an integral component of the gut microbiome. Though these symbiotic inhabitants drive bacterial fitness and population dynamics, little is understood about how they impact gut homeostasis and disease. This protocol studies isolated T4 phages within a mouse model, adaptable to other phage-bacterial pairs.