Studie:Genetiska skillnader i immunsystemet formar bakterier som koloniserar matsmältningssystemet

Genetiska skillnader i immunsystemet formar de bakteriesamlingar som koloniserar matsmältningssystemet, enligt ny forskning av forskare vid University of Chicago.

I noggrant kontrollerade experiment med bakteriefria möss befolkade med mikrober från konventionellt uppfödda möss, forskarna visade att medan sammansättningen av den mikrobiella ingången till stor del bestämde mottagarens resulterande mikrobiom, genetiska skillnader mellan mössstammar spelade också en roll.

När ingången är standardiserad, du kan jämföra möss av olika genetiska stammar och se vad dessa genetik gör med mikrobiomet hos mottagande möss. Detta tillvägagångssätt tillät oss att berätta om det fanns ett genetiskt inflytande, och det finns det verkligen. Så, nästa fråga var vilka mekanismer det handlar om? "

Alexander Chervonsky, MD, Doktorsexamen, mikrobiomforskare

Chervonsky är seniorförfattare till den nya studien, publicerad i Cellrapporter .

Övervinna äldre effekter

En av utmaningarna för mikrobiomforskare är att det kan vara svårt att jämföra resultaten av experiment på grund av "satseffekter" eller "äldre effekter". När forskare överför mikrober från en mus till en annan, resultatet bestäms i stor utsträckning av mikrobiomet hos källdjuret, vilken mat de äter, där de bor, etc.

Så även om forskare i två olika laboratorier använder exakt samma mössras med samma genetiska bakgrund, de kommer att se två olika bilder när de analyserar mottagarens mikrobiom. "Ingång definierar utdata, "Sa Chervonsky.

För att övervinna dessa effekter, Chervonsky och mikrobiologen Tatyana Golovkina, Doktorsexamen, medförfattare till den nya studien, noggrant begränsat sina experiment för att göra en äpple-till-äpple jämförelse. De överförde mikrober från en konventionellt höjd mus till många genetiskt identiska möss från UChicagos gnotobiotiska (bakteriefria) musanläggning.

Dessa möss är speciellt uppfödda så att de inte har några bakterier i kroppen eller matsmältningskanalen från födseln för att ge en tom skiffer för att se vad som händer när de koloniseras med bakterier.

Chervonsky och Golovkina upprepade dessa steg många gånger, överföra mikrober från en källmus till många mottagare, vissa med liknande genetisk bakgrund och vissa med små skillnader i deras immunsystem.

De arbetade sedan med patologen Aly A. Khan, Doktorsexamen, och Dionysios Antonopoulos, Doktorsexamen, en mikrobiolog från Argonne National Laboratory, att analysera genom -sekvenserna av de resulterande mikrobiomerna i mottagarmössen och deras avkommor och jämföra effekterna av olika immunsystemgener.

Flera immunförsvar spelar en roll

Djur har två primära typer av immunitet:medfödd, eller medfödda, immunitet som använder standard, trådbundna mekanismer för att avvärja patogener, och adaptiv immunitet som "lär sig" när den stöter på olika patogener och använder T -celler och B -celler för att rikta in sina unika receptorer. Några av de möss som Chervonsky och Golovkina använde i sina experiment var medfödda, eller genetiskt densamma förutom skillnader i en del av genomet som kallas major histocompatibility locus (MHC), som bestämmer adaptiv immunitet.

När de undersökte hur dessa olika immunmekanismer formade mikrobiomerna hos mottagarmössen, forskarna såg att även om adaptiv immunitet hade viss effekt på vissa bakteriestammar, totalt sett var effekterna inte dramatiska.

I vissa fall, bakterier utnyttjade till och med det adaptiva immunsvaret för att trivas. Istället, majoriteten av de skillnader de såg kunde hänföras till medfödda polymorfa gener, eller olika variationer av gener i MHC.

"Manipulering av det adaptiva systemet leder till vissa förändringar, men till vår förvåning, de var inte dramatiska, "Chervonsky sa." Den stora majoriteten av de mekanismer som bestämmer skillnader i resultatet är de som är polymorfa men inte är en del av det adaptiva immunsvaret. "

Golovkina sa att hon hoppas att detta arbete kommer att vara ett exempel på hur man kan standardisera mikrobiomstudier. Den gnotobiotiska anläggningen är en nyckelkomponent i pågående forskning om immunsystemet, genetik och mikrobiomen under paraplyet av Duchossois Family Institute i UChicago.

Med hjälp av standardverktyg som bakteriefria möss för att noggrant kontrollera villkoren för experiment, forskare kan bygga vidare på tidigare arbete istället för att utföra engångsarbete, fristående experiment.

"Det finns standarder för många olika typer av forskning, men de är nästan obefintliga inom mikrobiomforskning, "Golovkina sa." Vi försöker sätta upp en analysstandard för dessa frågor om hur man jämför skillnader i mikrobiell sammansättning. "

• Barn med celiaki och allergisk inflammatorisk sjukdom behöver kanske inte ta bort soja från kosten
• D -vitamin muntliga sprayer är lika effektiva som att ta en tablett