I omhyggeligt kontrollerede forsøg med brug af kimfrie mus befolket med mikrober fra konventionelt opdrættede mus, forskerne viste, at mens sammensætningen af det mikrobielle input stort set bestemte det resulterende mikrobiom hos modtagerne, genetiske forskelle mellem musestammer spillede også en rolle.
Når input er standardiseret, du kan sammenligne mus af forskellige genetiske stammer og se, hvad disse genetik gør ved mikrobiomet i modtagermus. Denne tilgang gav os mulighed for at fortælle, om der var en genetisk påvirkning, og det er der faktisk. Så, det næste spørgsmål var, hvilke mekanismer der er involveret? "
Alexander Chervonsky, MD, Ph.d., mikrobiomforsker
Chervonsky er seniorforfatter af den nye undersøgelse, udgivet i Cellerapporter .
At overvinde gamle effekter
En af de udfordringer, mikrobiomforskere står over for, er, at det kan være svært at sammenligne resultaterne af eksperimenter på grund af "batch -effekter" eller "ældre effekter". Når forskere overfører mikrober fra en mus til en anden, resultatet bestemmes stort set af kildyrets mikrobiom, hvilken slags mad de spiser, hvor de bor, etc.
Så selvom forskere i to forskellige laboratorier bruger den nøjagtig samme race af mus med den samme genetiske baggrund, de vil se to forskellige billeder, når de analyserer modtagerens mikrobiom. "Input definerer output, "Sagde Chervonsky.
For at overvinde disse effekter, Chervonsky og mikrobiolog Tatyana Golovkina, Ph.d., co-senior forfatter til den nye undersøgelse, omhyggeligt begrænset deres eksperimenter til at foretage en sammenligning mellem æbler-til-æbler. De overførte mikrober fra en konventionelt rejst mus til mange genetisk identiske mus fra UChicagos gnotobiotiske (kimfrie) museanlæg.
Disse mus er specielt avlet, så de ikke har nogen bakterier i deres kroppe eller fordøjelseskanaler fra fødslen for at give en tom skifer for at se, hvad der sker, når de koloniseres med bakterier.
Chervonsky og Golovkina gentog disse trin mange gange, overførsel af mikrober fra en kildemus til mange modtagere, nogle med lignende genetisk baggrund og nogle med små forskelle i deres immunsystem.
De arbejdede derefter med patolog Aly A. Khan, Ph.d., og Dionysios Antonopoulos, Ph.d., en mikrobiolog fra Argonne National Laboratory, at analysere genom -sekvenserne af de resulterende mikrobiomer i modtagermusene og deres afkom og sammenligne virkningerne af forskellige immunsystemgener.
Flere immunmekanismer spiller en rolle
Dyr har to primære immunitetstyper:medfødt, eller medfødt, immunitet, der bruger standard, hardwired mekanismer til at afværge patogener, og adaptiv immunitet, der "lærer", når den støder på forskellige patogener og bruger T -celler og B -celler til at målrette mod deres unikke receptorer. Nogle af de mus Chervonsky og Golovkina, der blev brugt i deres forsøg, var kongeniske, eller genetisk det samme bortset fra forskelle i en del af genomet kaldet det store histokompatibilitets locus (MHC), som bestemmer adaptiv immunitet.
Da de undersøgte, hvordan disse forskellige immunmekanismer formede mikrobiomerne i modtagermusene, forskerne så, at mens adaptiv immunitet havde en vis effekt på visse bakteriestammer, generelt var virkningerne ikke dramatiske.
I nogle tilfælde, bakterier udnyttede endda det adaptive immunrespons til at trives. I stedet, størstedelen af de forskelle, de så, kunne tilskrives medfødte polymorfe gener, eller forskellige variationer af gener i MHC.
"Manipulation af det adaptive system fører til nogle ændringer, men til vores overraskelse de var ikke dramatiske, "Chervonsky sagde." Langt de fleste af de mekanismer, der bestemmer forskelle i resultatet, er dem, der er polymorfe, men ikke er en del af det adaptive immunrespons. "
Golovkina sagde, at hun håber, at dette arbejde vil være et eksempel på, hvordan man kan standardisere mikrobiomundersøgelser. Den gnotobiotiske facilitet er en nøglekomponent i igangværende forskning om immunsystemet, genetik og mikrobiomet under paraplyen af Duchossois Family Institute i UChicago.
Ved hjælp af standardværktøjer som kimfrie mus til omhyggeligt at kontrollere betingelserne for forsøg, forskere kan bygge videre på tidligere arbejde i stedet for at gennemføre engang, enkeltstående eksperimenter.
"Der er standarder i mange forskellige former for forskning, men de er næsten ikkeeksisterende inden for mikrobiomforskning, "Golovkina sagde." Vi forsøger at opstille en analysestandard for disse spørgsmål om, hvordan man kan sammenligne forskelle i mikrobiel sammensætning. "
Hvad er handlen med hepatitis C?
Edderkoppespift kan hjælpe med at stoppe smerter ved irritabel tarm
Diagnose af virusinfektioner ved hjælp af mikro- og nanoskala -teknologier
Hvad kan gammel afføring fortælle os om udviklingen af det menneskelige tarmmikrobiom?
Bestemmelse af syre-neutraliserende kapacitet for OTC antacida
Hydrogen Breath er ikke fra Bikini Atoll
Anti-coronavirus-molekyler fra mikrober kan være nøglen til nye behandlinger
Mikrober i tarmen, der producerer gavnlige forbindelser, kan indeholde nøglen til behandling af coronavirus -symptomer. Tarmmikrobiom. Billedkredit:Anatomy Image/Shutterstock.com Udnyt
Undersøgelse beskriver den oprindelige baseline sunde tarmmikrobiomdatabase og overflodsprofil
En indledende baseline sund tarmmikrobiomdatabase og overflodsprofil er beskrevet i en undersøgelse offentliggjort den 11. september, 2019 i open-access journal PLOS ONE af Charles Hadley King fra Geo
Ny model for vaginal mikrobiomtransplantation
Bakteriel vaginose er en tilstand, der rammer tusinder af kvinder verden over, og er ikke kun forbundet med vaginale symptomer, men med graviditetsrelaterede komplikationer, herunder for tidlig fødsel