免疫系统的遗传差异形成了微生物群
根据芝加哥大学科学家的最新研究，免疫系统的遗传差异决定了在消化系统中定植的细菌的数量。
在精心控制的实验中使用无菌鼠研究人员用常规饲养的小鼠体内的微生物进行填充，结果显示，虽然微生物输入的组成在很大程度上决定了结果微生物组在接受者中，遗传差异老鼠的品系之间也发挥了作用。
“当输入标准化后，你可以比较不同遗传品系的小鼠，看看这些遗传对受体小鼠的微生物组有什么影响，”微生物组研究员、医学博士Alexander Chervonsky说，他是这项新研究的资深作者，发表在《柳叶刀》杂志上细胞的报道．“这种方法使我们能够判断是否有基因的影响，确实有。所以，下一个问题是涉及到什么机制?”
微生物组研究人员面临的挑战之一是，由于“批量效应”或“遗留效应”，很难比较实验结果。当科学家将微生物从一只老鼠转移到另一只老鼠身上时，结果在很大程度上取决于源动物的微生物群、它们吃什么食物、它们住在哪里等等。因此，即使两个不同实验室的研究人员使用具有相同遗传背景的完全相同品种的小鼠，当他们分析受体的微生物组时，他们也会看到两张不同的图片。“输入决定输出，”Chervonsky说。
为了克服这些影响，Chervonsky和微生物学家Tatyana Golovkina博士(这项新研究的共同高级作者)小心地限制了他们的实验，以进行苹果与苹果的比较。他们将一只常规饲养的小鼠身上的微生物转移到芝加哥大学无菌小鼠设施中许多基因相同的小鼠身上。这些老鼠是经过特殊培育的，所以它们的身体或消化道从出生起就没有任何细菌，从而为观察当它们被细菌定植时会发生什么提供了空白。
Chervonsky和Golovkina多次重复这些步骤，将微生物从一个源小鼠转移到许多受体，其中一些具有相似的遗传背景，另一些在免疫系统上略有不同。然后，他们与病理学家Aly a . Khan博士和阿贡国家实验室的微生物学家Dionysios Antonopoulos博士合作，分析了在受体小鼠及其后代中产生的微生物群落的基因组序列，并比较了不同的效果免疫系统基因。
动物的免疫有两种主要类型:一种是先天免疫，它使用标准的、固有的机制来抵御病原体;另一种是适应性免疫，它在遇到不同的病原体时“学习”，并使用T细胞和B细胞来针对它们独特的受体。切尔沃斯基和戈洛夫金娜在实验中使用的一些小鼠是同源的，即除了决定适应性免疫的主要组织相容性位点(MHC)基因组部分的差异外，基因是相同的。
当他们研究这些不同的免疫机制如何塑造受体小鼠的微生物群落时，研究人员发现，尽管适应性免疫对某些细菌菌株有一定影响，但总体上影响并不显著。在某些情况下，细菌甚至利用适应性免疫反应来繁殖。相反，他们看到的大部分差异可以归因于先天多态基因，或MHC中基因的不同变异。
切尔沃斯基说:“对适应系统的操纵会导致一些变化，但令我们惊讶的是，这些变化并不剧烈。”“绝大多数决定结果差异的机制是那些多态的，但不是适应性免疫反应的一部分。”
戈洛夫金娜说，她希望这项工作将为如何标准化微生物组研究树立榜样。在芝加哥大学Duchossois家庭研究所(Duchossois Family Institute)的保护下，这种gnotobiofacility是正在进行的免疫系统、遗传学和微生物组研究的关键组成部分。使用无菌等标准工具老鼠为了仔细控制实验的条件，研究人员可以在以前的工作的基础上，而不是进行一次性的、独立的实验。
“在许多不同类型的研究中都有标准，但在微生物组研究中几乎不存在标准，”Golovkina说。“我们正试图为这些关于如何比较微生物组成差异的问题建立一个分析标准。”
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