昆虫作为研究伤口愈合、感染和伤口微生物群的模型

我们为什么要资助这个项目?

该奖项旨在用蜡蛾模拟烧伤感染广场mellonella幼虫，在一些烧伤伤口研究中取代了对哺乳动物模型的需要。

伤口感染，受病原体等影响铜绿假单胞菌或鲍曼不动杆菌是严重烧伤患者死亡的主要原因。细菌对抗生素的耐药性不断增加，加剧了这种情况。在体外烧伤感染的模型可以用来描述烧伤反应的细胞信号事件，但不能概括其全部复杂性新利体育网页版在活的有机体内．烧伤研究中使用了许多哺乳动物，包括兔子、狗和猪，但最常用的是小鼠和大鼠。对啮齿动物进行麻醉，然后在预定的皮肤表面积上烧伤，通常使用滚烫的水，烧伤范围从表面到全身。这些模式会造成严重的痛苦。罗南·麦卡锡博士开发了一个烧伤伤口模型广场幼虫和已证实的烧伤可局部感染病原体，感染类似于人类患者，包括生物膜形成、局部组织坏死和病原体传播。根据目前的想法，广场幼虫被认为没有受苦的能力，因此可以部分替代使用其他动物。

学生现在将使用广场研究细菌性病原体随时间在烧伤创面定植的幼虫模型，包括生物膜的形成。然后他们将研究两种细胞的转录反应广场病原体和微生物群在伤口修复中的作用。该学生将获得RNA-seq、组学方面的技能，并与工业合作者合作进一步传播该模型。

几乎所有人在他们生命中的某个时刻都会经历烧伤。许多这样的烧伤是轻微的，可以用一个简单的膏药来防止感染。然而，对于那些烧伤程度大或深到需要去医院的人，他们的烧伤伤口感染的风险更高。事实上，烧伤患者中75%的死亡是由感染造成的。这种异常高的死亡率意味着研究烧伤伤口感染是当务之急。然而，由于烧伤伤口的生理复杂性，伤口愈合和感染还不能充分研究在体外．

直到这个提议，研究伤口愈合和感染在活的有机体内只有使用哺乳动物模型和被列为严重的程序才能实现。有许多动物通常用于烧伤伤口的研究，其中最受欢迎的是小鼠和大鼠。2019年，使用小鼠烧伤模型发表的出版物超过450篇，每项研究使用45-105只小鼠。还有一个令人担忧的趋势是，越来越多的大型哺乳动物被用于烧伤伤口研究，包括兔子、狗和猪。在过去十年中，猪模型的使用增加了一倍，2019年发表了90多篇论文，每项研究使用3-10只动物。烧伤创面模型具有严重程度高、成本高、持久痛苦和可重复性生物产出受限的特点。使用哺乳动物模型的增加是由于缺乏道德挑战较小的替代模型。

我们的工作首次建立了一个无脊椎动物烧伤、伤口创伤和伴随感染的模型，使用的是大蜡蛾幼虫，广场mellonella．这个模型使我们小组使用小鼠模型的次数减少了80%。无脊椎动物的感染模型如g . mellonella对人类病原体的致病性都是公认的和公认的模型。在过去10年里，它们的使用出现了爆炸式增长，从2010年的61篇出版物增加到2019年的270多篇。这种激增的增长是由它们的低成本和与使用相关的道德问题的缺失引起的。哺乳动物的免疫系统和人类的免疫系统也有许多相似之处g . mellonella使它们成为研究宿主免疫反应的有吸引力的模型。我们已经证明了g . mellonella烧伤创面模型与哺乳动物烧伤创面模型有显著的相似之处，如液体复苏在生存中的作用、烧伤表面积百分比与生存预后之间的关系是保守的。我们还证明，这些幼虫烧伤创面可以局部感染主要烧伤创面病原体，如铜绿假单胞菌或鲍曼不动杆菌复制在医院环境中看到的感染模式。我们的研究还表明，感染的进展周期与人类病例中所见的一致，包括生物膜形成、局部组织坏死、烧伤创面扩散，最终导致死亡。该建议将利用这种感染模型进一步深入了解支撑烧伤部位细菌定植的时间动力学。我们还旨在探索宿主/病原体对烧伤创伤和感染的转录反应。获得这些见解将使该模型向更广泛的受众开放，并证明它可以作为哺乳动物模型的替代方法来研究伤口感染和宿主免疫反应。我们还将探索皮肤微生物组在促进伤口愈合和预防感染方面的作用，并演示该模型如何被用作研究伤口微生物组的哺乳动物模型的替代方法。

我们预计，从这一建议中得出的见解将导致用于伤口研究的哺乳动物数量减少20%，因为它们将证明该模型的多功能性，以及它在药物发现、致病性和微生物组研究中取代哺乳动物的能力。