根據(jù)芝加哥大學(xué)科學(xué)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(xì)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(wú)菌小鼠進(jìn)行的嚴(yán)格控制的實(shí)驗(yàn)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(dāng)輸入是標(biāo)準(zhǔn)化的，你可以比較不同的遺傳品系的小鼠，看看這些遺傳學(xué)做受體小鼠的微生物，”微生物研究員亞歷山大Chervonsky博士，這項(xiàng)新研究的資深作者，發(fā)表在說(shuō)細(xì)胞報(bào)告。“這種方法使我們能夠確定是否存在遺傳影響，確實(shí)存在。因此，下一個(gè)問(wèn)題是涉及什么機(jī)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(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)科學(xué)家將微生物從一只老鼠轉(zhuǎn)移到另一只老鼠時(shí)，其結(jié)果在很大程度上取決于來(lái)源動(dòng)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(gè)不同實(shí)驗(yàn)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(shí)會(huì)看到兩張不同的圖片。Chervonsky說(shuō)：“輸入定義了輸出。”

     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(xué)家Tatyana Golovkina博士謹(jǐn)慎地限制了他們的實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)行蘋(píng)果對(duì)蘋(píng)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(wú)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(guò)特殊飼養(yǎng)，因此從出生起它們的體內(nèi)或消化道中就沒(méi)有任何細(xì)菌可提供空白狀態(tài)，以查看當(dāng)它們被細(xì)菌定殖時(shí)會(huì)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(lái)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(xué)家Aly A. Khan博士和Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的微生物學(xué)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)的硬連線機(jī)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(xì)胞和B細(xì)胞靶向其獨(dú)特受體時(shí)“學(xué)習(xí)”。在他們的實(shí)驗(yàn)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(dāng)他們研究這些不同的免疫機(jī)制如何影響受體小鼠的微生物組時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管適應(yīng)性免疫對(duì)某些細(xì)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(xì)菌甚至利用了適應(yīng)性免疫反應(yīng)來(lái)ive壯成長(zhǎng)。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(shuō)：“對(duì)自適應(yīng)系統(tǒng)的操縱會(huì)帶來(lái)一些變化，但令我們驚訝的是，這些變化不是很大。”決定結(jié)果差異的大多數(shù)機(jī)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(shuō)，她希望這項(xiàng)工作將為如何標(biāo)準(zhǔn)化微生物組研究樹(shù)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(xué)和微生物組研究方面正在進(jìn)行的關(guān)鍵組成部分。使用諸如無(wú)菌小鼠之類的標(biāo)準(zhǔn)工具來(lái)仔細(xì)控制實(shí)驗(yàn)條件，研究人員可以在以前的工作基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而不必進(jìn)行一次性的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。

     Golovkina說(shuō)：“許多不同類型的研究中都有標(biāo)準(zhǔn)，但微生物組研究中幾乎不存在這些標(biāo)準(zhǔn)。”“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(wèn)題建立分析標(biāo)準(zhǔn)。”