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免疫系統(tǒng)的遺傳差異決定了微生物組

時(shí)間:2019-10-17閱讀:127
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  根據(jù)芝加哥大學(xué)科學(xué)家的xin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*作者,發(fā)表在說細(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“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:“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(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*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(huì)帶來一些變化,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,她希望這項(xiàng)工作將為如何標(biāo)準(zhǔn)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(xué)和微生物組研究方面正在進(jìn)行的關(guān)鍵組成部分。使用諸如無菌小鼠之類的標(biāo)準(zhǔn)工具來仔細(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)行開發(fā),而不必進(jìn)行一次性的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。
 
  Golovkina說:“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題建立分析標(biāo)準(zhǔn)。”

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