Microbiome research is hampered by the fact that many bacteria are still unknown and by the lack of publicly available isolates. Fundamental and clinical research is in need of comprehensive and well-curated repositories of cultured bacteria from the intestine of mammalian hosts. In this work, we expanded the mouse intestinal bacterial collection ( www.dsmz.de/miBC ) to 212 strains, all publicly available and taxonomically described. This includes the study of strain-level diversity, small-sized bacteria, and the isolation and characterization of the first cultured members of one novel family, 10 novel genera, and 39 novel species. We demonstrate the value of this collection by performing two studies. First, metagenome-educated design allowed establishing custom synthetic communities (SYNs) that reflect different susceptibilities to DSS-induced colitis. Second, nine phylogenetically and functionally diverse species were used to amend the Oligo-Mouse Microbiota (OMM)12 model [Brugiroux et al. 2016 Nat Microbiol]. These strains compensated for differences observed between gnotobiotic OMM12 and specific pathogen-free (SPF) mice at multiple levels, including body composition and immune cell populations ( e . g ., T-cell subtypes) in the intestine and associated lymphoid tissues. Ready-to-use OMM stocks are available to the community for use in future studies. In conclusion, this work improves our knowledge of gut microbiota diversity in mice and enables functional studies via the modular use of isolates.

Abstract Marked differences exist between the mucosal immune system of the neonate and adult host. The pronounced influence of the enteric microbiota in adults suggests a causal relationship between postnatal colonization and immune maturation. However, using metagenomic, metaproteomic, and functional immunological analyses we demonstrate an early presence of bacteria and immunogenic microbial antigens preceding immune maturation in the small intestine, the primary inductive site of intestinal immunity. Instead, transcriptomic, flow cytometric and histological analysis indicated neonatal Peyer’s patch (PP) mononuclear phagocytes (MNP) as rate limiting factor of postnatal immune maturation. Despite the early presence of MNPs, conventional dendritic cells (cDC) of type 1, 2a and 2b exhibited significant age-dependent differences in tissue distribution and cellular composition. Single cell transcriptional profiling and functional assays revealed decreased antimicrobial and antigen processing/presentation capacity, an overall retarded cell maturation and reduced antigen uptake. In cDC2a this resulted in a reduced proportion of CCR7 + migratory cells and a consequent defect in CD4 T cell priming. Interestingly, transcriptional profiling of neonatal DC subsets identified reduced expression of type I interferon (IFN)-stimulated genes (ISG). Type I IFN induction by oral administration of the TLR7 agonist R848 accelerated MNP maturation and enhanced cognate antigen CD4 T cell priming. However, humoral responses to oral vaccination in the presence of R848 were significantly reduced. Together, our results identify PP MNP maturation as pacemaker of postnatal mucosal immune priming, indicate the biological role of delayed maturation and demonstrate that targeted interventional strategies allow manipulation of mucosal responses in early life.

Conventional dendritic cells (cDCs) are potent antigen presenting cells (APCs) that exhibit tissue and age-specific diversity allowing them to direct situation-adapted immunity. Thereby they harbor great potential for being targeted in vaccination and cancer. Here, we resolve conflicting data about expression of retinoic acid receptor-related orphan receptor-γt (RORγt) in cDCs. We show that RORγt+ DCs exist in murine lymphoid and non-lymphoid tissues across age. Fate mapping, functional assays and single cell multiomic profiling reveal these cells as ontogenetically and transcriptionally distinct from other well characterized cDC subtypes, as well as from RORγt+ type 3 innate lymphocytes (ILC3s). We show that RORγt+ DCs can migrate to lymph nodes and activate naive CD4+ T cells in response to inflammatory triggers. Comparative and cross-species transcriptomics revealed homologous populations in human spleen, lymph nodes and intestines. Further, integrated meta-analyses aligned RORγt+ DCs identified here with other emerging populations of RORγt+APCs, including R-DC-like cells, Janus cells/extrathymic Aire expressing cells (eTACs) and subtypes of Thetis cells. While RORγt+APCs have primarily been linked to T cell tolerance, our work establishes RORγt+ DCs as unique lineage of immune sentinel cells conserved across tissues and species that expands the functional repertoire of RORγt+ APCs beyond promoting tolerance.

Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) translocates effector molecules via its Salmonella pathogenicity island (SPI)1 encoded type 3 secretion system (T3SS) to induce internalization by intestinal epithelial cells and manipulate cellular responses. Among these effector molecules, the Salmonella outer protein B (SopB) was shown to possess phosphatidyl-inositol phosphatase activity and induce bacterial internalisation, promote cell survival, influence endosomal trafficking and alter host cell signalling. Using a neonatal S. Typhimurium infection model, we here show that SopB in vivo suppresses early epithelial chemokine expression, delays mucosal immune cell recruitment, reduces barrier impairment by enterocyte necroptosis, and prevents disease progression and premature death. Unexpectedly, this immunosuppressive effect was independent of the phosphatidyl-inositol phosphatase and phosphotransferase activity of SopB but required an intact N-terminal domain. Thus, SopB exerts a potent phosphatase-independent immunosuppressive effect to delay local tissue inflammation and disease progression likely to promote host transmission.