免疫系統(tǒng)的遺傳差異決定了微生物組

     根據(jù)芝加哥大學科學家的最新研究，免疫系統(tǒng)的遺傳差異決定了定居于消化系統(tǒng)的細菌的集合。

      在使用由常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠繁殖的微生物的無菌小鼠進行的嚴格控制的實驗中，研究人員表明，盡管微生物輸入的組成在很大程度上決定了受體的最終微生物組，但小鼠品系之間的遺傳差異也發(fā)揮了作用。

     “當輸入是標準化的，你可以比較不同的遺傳品系的小鼠，看看這些遺傳學做受體小鼠的微生物，”微生物研究員亞歷山大Chervonsky博士，這項新研究的資深作者，發(fā)表在說細胞報告?！斑@種方法使我們能夠確定是否存在遺傳影響，確實存在。因此，下一個問題是涉及什么機制?”

     微生物組研究人員面臨的挑戰(zhàn)之一是，由于“批處理效應(yīng)”或“遺留效應(yīng)”，很難比較實驗結(jié)果。當科學家將微生物從一只老鼠轉(zhuǎn)移到另一只老鼠時，其結(jié)果在很大程度上取決于來源動物的微生物組，他們吃哪種食物，生活在哪里等。因此，即使兩個不同實驗室中的研究人員使用的是相同品種的具有相同遺傳背景的小鼠，在分析受體的微生物組時會看到兩張不同的圖片。Chervonsky說：“輸入定義了輸出?！?/p>

     為了克服這些影響，新研究的共同作者切爾文斯基和微生物學家Tatyana Golovkina博士謹慎地限制了他們的實驗，以進行蘋果對蘋果的比較。他們將微生物從一只常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠轉(zhuǎn)移到了UChicago的gnotobiotic(無病菌)小鼠設(shè)施中的許多基因相同的小鼠。這些老鼠經(jīng)過特殊飼養(yǎng)，因此從出生起它們的體內(nèi)或消化道中就沒有任何細菌可提供空白狀態(tài)，以查看當它們被細菌定殖時會發(fā)生什么。

    Chervonsky和Golovkina多次重復(fù)了這些步驟，將微生物從一種來源的小鼠轉(zhuǎn)移到許多接受者，其中一些具有相似的遺傳背景，而有些則在免疫系統(tǒng)上略有不同。然后，他們與病理學家Aly A. Khan博士和Argonne國家實驗室的微生物學家Dionysios Antonopoulos博士合作，分析了受體小鼠及其后代中產(chǎn)生的微生物組的基因組序列，并比較了不同免疫系統(tǒng)基因的作用。

    動物具有兩種主要的免疫類型：先天性免疫或先天性免疫，它們使用標準的硬連線機制抵御病原體;適應(yīng)性免疫則是在遇到不同的病原體并利用T細胞和B細胞靶向其獨特受體時“學習”。在他們的實驗中使用的一些老鼠Chervonsky和Golovkina是同基因的，或者在基因上是相同的，除了部分基因組中稱為主要組織相容性基因座(MHC)的差異，這決定了適應(yīng)性免疫。

    當他們研究這些不同的免疫機制如何影響受體小鼠的微生物組時，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管適應(yīng)性免疫對某些細菌菌株具有一定的作用，但總體而言作用并不顯著。在某些情況下，細菌甚至利用了適應(yīng)性免疫反應(yīng)來ive壯成長。相反，他們看到的大多數(shù)差異都可能歸因于先天多態(tài)性基因，或MHC中基因的不同變異。

    切爾文斯基說：“對自適應(yīng)系統(tǒng)的操縱會帶來一些變化，但令我們驚訝的是，這些變化不是很大?！睕Q定結(jié)果差異的大多數(shù)機制是多態(tài)性的，但不是適應(yīng)性免疫反應(yīng)的一部分。”

    戈洛夫基納說，她希望這項工作將為如何標準化微生物組研究樹立榜樣。gnotobiotic設(shè)施是UChicago的Duchossois家族研究所在免疫系統(tǒng)，遺傳學和微生物組研究方面正在進行的關(guān)鍵組成部分。使用諸如無菌小鼠之類的標準工具來仔細控制實驗條件，研究人員可以在以前的工作基礎(chǔ)上進行開發(fā)，而不必進行一次性的獨立實驗。

     Golovkina說：“許多不同類型的研究中都有標準，但微生物組研究中幾乎不存在這些標準。”“我們正在努力為有關(guān)如何比較微生物成分差異的這些問題建立分析標準。”