Studie:Genetiske forskjeller i immunsystemet former bakterier som koloniserer fordøyelsessystemet

Genetiske forskjeller i immunsystemet former samlingene av bakterier som koloniserer fordøyelsessystemet, ifølge ny forskning av forskere ved University of Chicago.

I nøye kontrollerte eksperimenter med bakteriefrie mus befolket med mikrober fra konvensjonelt oppvokste mus, forskerne viste at mens sammensetningen av den mikrobielle inngangen i stor grad bestemte det resulterende mikrobiomet til mottakerne, genetiske forskjeller mellom musestammer spilte også en rolle.

Når inngangen er standardisert, du kan sammenligne mus av forskjellige genetiske stammer og se hva disse genetikkene gjør med mikrobiomet i mottakermus. Denne tilnærmingen tillot oss å fortelle om det var en genetisk påvirkning, og det er det faktisk. Så, det neste spørsmålet var hvilke mekanismer som er involvert? "

Alexander Chervonsky, MD, PhD, mikrobiomforsker

Chervonsky er seniorforfatter av den nye studien, publisert i Cellerapporter .

Overvinne eldre effekter

En av utfordringene mikrobiomforskere står overfor er at det kan være vanskelig å sammenligne resultatene av eksperimenter på grunn av "batch -effekter" eller "eldre effekter." Når forskere overfører mikrober fra en mus til en annen, resultatet er i stor grad bestemt av mikrobiomet til kildedyret, hva slags mat de spiser, hvor de bor, etc.

Så selv om forskere i to forskjellige laboratorier bruker nøyaktig samme rase av mus med samme genetiske bakgrunn, de vil se to forskjellige bilder når de analyserer mikrobiomet til mottakerne. "Inngang definerer utgangen, "Sa Chervonsky.

For å overvinne disse effektene, Chervonsky og mikrobiolog Tatyana Golovkina, PhD, med seniorforfatter av den nye studien, nøye begrenset sine eksperimenter for å gjøre en epler-til-epler sammenligning. De overførte mikrober fra en konvensjonelt hevet mus til mange genetisk identiske mus fra UChicagos gnotobiotiske (bakteriefrie) museanlegg.

Disse musene er spesielt avlet slik at de ikke har noen bakterier i kroppen eller fordøyelseskanalen fra fødselen for å gi en blank skifer for å se hva som skjer når de koloniseres med bakterier.

Chervonsky og Golovkina gjentok disse trinnene mange ganger, overføring av mikrober fra en kildemus til mange mottakere, noen med lignende genetisk bakgrunn og noen med små forskjeller i immunsystemet.

De jobbet deretter med patolog Aly A. Khan, PhD, og Dionysios Antonopoulos, PhD, en mikrobiolog fra Argonne National Laboratory, å analysere genom -sekvensene til de resulterende mikrobiomene i mottakermusene og deres avkom og sammenligne effekten av forskjellige immunsystemgener.

Flere immunmekanismer spiller en rolle

Dyr har to primære typer immunitet:medfødt, eller medfødt, immunitet som bruker standard, fastkoblede mekanismer for å avverge patogener, og adaptiv immunitet som "lærer" når den møter forskjellige patogener og bruker T -celler og B -celler for å målrette mot sine unike reseptorer. Noen av musene Chervonsky og Golovkina brukte i sine eksperimenter var medfødte, eller genetisk det samme bortsett fra forskjeller i en del av genomet som kalles det store histokompatibilitetslokuset (MHC), som bestemmer adaptiv immunitet.

Da de så på hvordan disse forskjellige immunmekanismene formet mikrobiomene til mottakermusene, forskerne så at mens adaptiv immunitet hadde en viss effekt på visse bakteriestammer, totalt sett var effektene ikke dramatiske.

I noen tilfeller, bakterier utnyttet til og med den adaptive immunresponsen for å trives. I stedet, Flertallet av forskjellene de så kan tilskrives medfødte polymorfe gener, eller forskjellige variasjoner av gener i MHC.

"Manipulering av det adaptive systemet fører til noen endringer, men til vår overraskelse, de var ikke dramatiske, "Chervonsky sa." De aller fleste mekanismene som bestemmer forskjeller i utfallet er de som er polymorfe, men som ikke er en del av den adaptive immunresponsen. "

Golovkina sa at hun håper dette arbeidet vil være et eksempel på hvordan man kan standardisere mikrobiomstudier. Det gnotobiotiske anlegget er en sentral komponent i pågående forskning på immunsystemet, genetikk og mikrobiomet under paraplyen til Duchossois Family Institute i UChicago.

Ved å bruke standardverktøy som bakteriefrie mus for å nøye kontrollere betingelsene for eksperimenter, forskere kan bygge videre på tidligere arbeid i stedet for å gjennomføre engang, frittstående eksperimenter.

"Det er standarder i mange forskjellige typer forskning, men de er nesten ikke-eksisterende i mikrobiomforskning, "Golovkina sa." Vi prøver å sette opp en analysestandard for disse spørsmålene om hvordan vi skal sammenligne forskjeller i mikrobiell sammensetning. "

• Barn med cøliaki og allergisk inflammatorisk lidelse trenger kanskje ikke å fjerne soya fra kostholdet
• Vitamin D orale sprayer er like effektive som å ta en tablett