Estudio:las diferencias genéticas en el sistema inmunológico dan forma a las bacterias que colonizan el sistema digestivo

Las diferencias genéticas en el sistema inmunológico dan forma a las colecciones de bacterias que colonizan el sistema digestivo, según una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Chicago.

En experimentos cuidadosamente controlados con ratones libres de gérmenes poblados con microbios de ratones criados convencionalmente, Los investigadores demostraron que, si bien la composición de la entrada microbiana determinaba en gran medida el microbioma resultante de los receptores, Las diferencias genéticas entre las cepas de ratones también influyeron.

Cuando la entrada está estandarizada, puede comparar ratones de diferentes cepas genéticas y ver qué le hace esta genética al microbioma en los ratones receptores. Este enfoque nos permitió saber si hubo una influencia genética, y de hecho la hay. Entonces, la siguiente pregunta fue ¿qué mecanismos están involucrados? "

Alexander Chervonsky, MARYLAND, Doctor, investigador del microbioma

Chervonsky es el autor principal del nuevo estudio, publicado en Informes de celda .

Superar los efectos heredados

Uno de los desafíos que enfrentan los investigadores de microbiomas es que puede ser difícil comparar los resultados de los experimentos debido a los "efectos de lote" o "efectos heredados". Cuando los científicos transfieren microbios de un ratón a otro, el resultado está determinado en gran medida por el microbioma del animal de origen, qué tipo de comida comen, donde viven, etc.

Entonces, incluso si los investigadores de dos laboratorios diferentes usan exactamente la misma raza de ratones con los mismos antecedentes genéticos, verán dos imágenes diferentes cuando analicen el microbioma de los receptores. "Entrada define la salida, "Dijo Chervonsky.

Para superar estos efectos, Chervonsky y la microbióloga Tatyana Golovkina, Doctor, coautor principal del nuevo estudio, limitó cuidadosamente sus experimentos para hacer una comparación de manzanas con manzanas. Transfirieron microbios de un ratón criado convencionalmente a muchos ratones genéticamente idénticos de la instalación de ratones gnotobióticos (libres de gérmenes) de UChicago.

Estos ratones se crían especialmente para que no tengan bacterias en sus cuerpos o tractos digestivos desde el nacimiento para proporcionar una pizarra en blanco para ver qué sucede cuando son colonizados con bacterias.

Chervonsky y Golovkina repitieron estos pasos muchas veces, transferir microbios de un ratón de origen a muchos destinatarios, algunos con antecedentes genéticos similares y otros con ligeras diferencias en su sistema inmunológico.

Luego trabajaron con la patóloga Aly A. Khan, Doctor, y Dionysios Antonopoulos, Doctor, un microbiólogo del Laboratorio Nacional Argonne, analizar las secuencias del genoma de los microbiomas resultantes en los ratones receptores y su descendencia y comparar los efectos de diferentes genes del sistema inmunológico.

Múltiples mecanismos inmunes juegan un papel

Los animales tienen dos tipos principales de inmunidad:innata, o innato, inmunidad que usa estándar, mecanismos cableados para defenderse de los patógenos, e inmunidad adaptativa que "aprende" cuando encuentra diferentes patógenos y usa células T y células B para apuntar a sus receptores únicos. Algunos de los ratones que Chervonsky y Golovkina usaron en sus experimentos eran congénicos, o genéticamente iguales, excepto por las diferencias en una parte del genoma llamado locus principal de histocompatibilidad (MHC), que determina la inmunidad adaptativa.

Cuando analizaron cómo estos diferentes mecanismos inmunitarios daban forma a los microbiomas de los ratones receptores, Los investigadores vieron que, si bien la inmunidad adaptativa tenía algún efecto sobre ciertas cepas de bacterias, en general, los efectos no fueron dramáticos.

En algunos casos, las bacterias incluso aprovecharon la respuesta inmune adaptativa para prosperar. En lugar de, la mayoría de las diferencias que vieron podrían atribuirse a genes polimórficos innatos, o diferentes variaciones de genes en el MHC.

"La manipulación del sistema adaptativo conduce a algunos cambios, pero para nuestra sorpresa, no fueron dramáticos, Chervonsky dijo:"La gran mayoría de los mecanismos que determinan las diferencias en el resultado son aquellos que son polimórficos pero que no forman parte de la respuesta inmune adaptativa".

Golovkina dijo que espera que este trabajo sirva de ejemplo sobre cómo estandarizar los estudios del microbioma. La instalación gnotobiótica es un componente clave de la investigación en curso sobre el sistema inmunológico, genética y el microbioma bajo el paraguas del Instituto de la Familia Duchossois en UChicago.

Usando herramientas estándar como ratones libres de gérmenes para controlar cuidadosamente las condiciones de los experimentos, los investigadores pueden basarse en trabajos previos en lugar de realizar experimentos independientes.

"Hay estándares en muchos tipos diferentes de investigación, pero son casi inexistentes en la investigación de microbiomas, ", Dijo Golovkina." Estamos tratando de establecer un estándar de análisis para estas preguntas sobre cómo comparar las diferencias en la composición microbiana ".

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