Studie:Genetische verschillen in het immuunsysteem vormen bacteriën die het spijsverteringsstelsel koloniseren

Als de invoer gestandaardiseerd is, je kunt muizen van verschillende genetische stammen vergelijken en zien wat deze genetica doet met het microbioom in ontvangende muizen. Deze benadering stelde ons in staat om te zien of er een genetische invloed was, en die is er inderdaad. Dus, de volgende vraag was welke mechanismen erbij betrokken zijn?"

Alexander Tsjervonski, MD, doctoraat, microbioom onderzoeker

Chervonsky is de senior auteur van de nieuwe studie, gepubliceerd in Mobiele rapporten .

Verouderde effecten overwinnen

Een van de uitdagingen waarmee microbioomonderzoekers worden geconfronteerd, is dat het moeilijk kan zijn om de resultaten van experimenten te vergelijken vanwege 'batch-effecten' of 'legacy-effecten'. Wanneer wetenschappers microben van de ene muis naar de andere overbrengen, het resultaat wordt grotendeels bepaald door het microbioom van het brondier, wat voor soort voedsel ze eten, waar ze wonen, enzovoort.

Dus zelfs als onderzoekers in twee verschillende laboratoria exact hetzelfde muizenras gebruiken met dezelfde genetische achtergrond, ze zullen twee verschillende foto's zien wanneer ze het microbioom van de ontvangers analyseren. "Input definieert de output, ' zei Tsjervonski.

Om deze effecten te overwinnen, Chervonsky en microbioloog Tatyana Golovkina, doctoraat, co-senior auteur van de nieuwe studie, hebben hun experimenten zorgvuldig beperkt om een ​​appels-tot-appels vergelijking te maken. Ze brachten microben over van één conventioneel gekweekte muis naar veel genetisch identieke muizen van UChicago's gnotobiotische (kiemvrije) muizenfaciliteit.

Deze muizen zijn speciaal gefokt zodat ze vanaf de geboorte geen bacteriën in hun lichaam of spijsverteringskanaal hebben om een ​​onbeschreven blad te bieden om te zien wat er gebeurt als ze worden gekoloniseerd met bacteriën.

Chervonsky en Golovkina herhaalden deze stappen vele malen, het overbrengen van microben van één bronmuis naar vele ontvangers, sommige met vergelijkbare genetische achtergronden en sommige met kleine verschillen in hun immuunsysteem.

Daarna werkten ze samen met patholoog Aly A. Khan, doctoraat, en Dionysios Antonopoulos, doctoraat, een microbioloog van het Argonne National Laboratory, om de genoomsequenties van de resulterende microbiomen in de ontvangende muizen en hun nakomelingen te analyseren en de effecten van verschillende immuunsysteemgenen te vergelijken.

Meerdere immuunmechanismen spelen een rol

Dieren hebben twee primaire soorten immuniteit:aangeboren, of aangeboren, immuniteit die standaard, vaste mechanismen om ziekteverwekkers af te weren, en adaptieve immuniteit die "leert" terwijl het verschillende pathogenen tegenkomt en T-cellen en B-cellen gebruikt om hun unieke receptoren te targeten. Sommige muizen die Chervonsky en Golovkina in hun experimenten gebruikten, waren congeen, of genetisch hetzelfde, behalve voor verschillen in een deel van het genoom dat de major histocompatibility locus (MHC) wordt genoemd, die de adaptieve immuniteit bepaalt.

Toen ze onderzochten hoe deze verschillende immuunmechanismen de microbiomen van de ontvangende muizen vormden, de onderzoekers zagen dat hoewel adaptieve immuniteit enig effect had op bepaalde bacteriestammen, over het algemeen waren de effecten niet dramatisch.

In sommige gevallen, bacteriën maakten zelfs gebruik van de adaptieve immuunrespons om te gedijen. In plaats daarvan, de meeste verschillen die ze zagen, konden worden toegeschreven aan aangeboren polymorfe genen, of verschillende variaties van genen in de MHC.

"Manipulatie van het adaptieve systeem leidt tot enkele veranderingen, maar tot onze verbazing ze waren niet dramatisch, " Zei Chervonsky. "De overgrote meerderheid van de mechanismen die verschillen in de uitkomst bepalen, zijn die welke polymorf zijn maar geen deel uitmaken van de adaptieve immuunrespons."

Golovkina zei dat ze hoopt dat dit werk een voorbeeld zal zijn voor het standaardiseren van microbioomstudies. De gnotobiotische faciliteit is een belangrijk onderdeel van het lopende onderzoek naar het immuunsysteem, genetica en het microbioom onder de paraplu van het Duchossois Family Institute in UChicago.

Met behulp van standaardhulpmiddelen zoals kiemvrije muizen om de omstandigheden van experimenten zorgvuldig te controleren, onderzoekers kunnen voortbouwen op eerder werk in plaats van eenmalige, op zichzelf staande experimenten.

"Er zijn standaarden in veel verschillende soorten onderzoek, maar ze zijn bijna onbestaande in microbioomonderzoek, "Zei Golovkina. "We proberen een analysestandaard op te zetten voor deze vragen over het vergelijken van verschillen in microbiële samenstelling."

• Kinderen met coeliakie en allergische ontstekingsziekte hoeven soja misschien niet uit hun dieet te schrappen
• Vitamine D orale sprays even effectief als het nemen van een tablet