派森諾生物與上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院孟和教授團(tuán)隊(duì)合作，在《Frontiers in Microbiology》（最新影響因子：4.076）發(fā)表最新研究成果，揭示腸道菌群與宿主體液免疫的互作關(guān)系和共進(jìn)化特征。
1 研究背景
宿主體液免疫即以B細(xì)胞產(chǎn)生抗體，用以保護(hù)宿主的為目的的免疫機(jī)制；而腸道菌群與宿主長(zhǎng)期相互適應(yīng)并共進(jìn)化，形成了復(fù)雜而又緊密的相互作用，共同構(gòu)成一個(gè)密不可分的整體。目前已有報(bào)道腸道菌群參與宿主免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，但體液免疫和腸道微生物的抗體反應(yīng)如何相互調(diào)節(jié)尚不得而知。本研究用綿羊紅細(xì)胞作為抗原處理模型生物雞，經(jīng)過(guò)40代免疫差異選擇，探尋宿主體液免疫與腸道菌群間的互作關(guān)系。
2 研究方法
測(cè)序技術(shù)：Illumina MiSeq高通量測(cè)序平臺(tái)
測(cè)序模式：微生物組16S rRNA基因V4區(qū)測(cè)序
樣本來(lái)源：白來(lái)航雞腸道
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：嚴(yán)格選育高抗反應(yīng)組（HAS），嚴(yán)格選育低抗反應(yīng)組（LAS）；非嚴(yán)格選育高抗反應(yīng)組（HAR），非嚴(yán)格選育低抗反應(yīng)組（LAR）
3 研究結(jié)果
114個(gè)樣品經(jīng)Illmina MiSeq平臺(tái)測(cè)序，共產(chǎn)出8927926條序列，平均每個(gè)樣品78315條；序列平均長(zhǎng)度227bp；在這些樣本中，總共發(fā)現(xiàn)了19個(gè)門(mén)、41個(gè)綱、66個(gè)目、117個(gè)科和223個(gè)屬微生物。
3.1 長(zhǎng)期宿主抗體差異選擇對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響
經(jīng)長(zhǎng)期宿主抗體差異選擇，高抗組與低抗組在腸道菌群組成中表現(xiàn)出明顯的差異；其中圖A為經(jīng)傳代培養(yǎng)的嚴(yán)格與非嚴(yán)格選育的高抗組與抵抗組樣品變化趨勢(shì)；圖B中通過(guò)CAP主坐標(biāo)典型相關(guān)分析可以看出4個(gè)處理組中腸道菌群組成存在顯著差異；圖C中分別顯示的是高抗組與抵抗組中主要存在的優(yōu)勢(shì)菌群。
3.2 與宿主抗體反應(yīng)的相關(guān)微生物
LEfSe分析分別顯示嚴(yán)格與非嚴(yán)格選育高抗組與抵抗組間差異顯著的菌群，其中門(mén)水平有2個(gè)物種在HAS與LAS組中顯著差異，有4個(gè)物種在HAR與LAR組中存在顯著差異；屬水平中21個(gè)物種在HAS與LAS組中存在顯著差異，35個(gè)物種在HAR與LAR組中存在顯著差異。
基于屬水平物種豐度，Anaerobiospirillum、Coprococcus、Oscillospira、Sutterella在HAR組中顯著增加；Lactobacillus與Pseudomonas在LAR組顯著增加；同時(shí)Pseudomonas與Erwinia在HAS組中顯著降低；Sporosarcina與Coprococcus在LAS組中顯著降低；基于PICRUSt軟件進(jìn)行腸道菌群代謝功能預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在內(nèi)分泌系統(tǒng)功能、排泄系統(tǒng)功能等在高抗體組中豐度顯著高于抵抗組；免疫系統(tǒng)疾病、傳染性疾病在抵抗體組中顯著富集。
3.3 嚴(yán)格與非嚴(yán)格選育腸道菌群動(dòng)態(tài)變化
LEfSe分析分別顯示其高抗組與抵抗組中的嚴(yán)格選育及非嚴(yán)格選育間的顯著差異菌群，其中門(mén)水平中有8個(gè)物種在HAS與HAR組中顯著差異，但僅有一個(gè)物種在LAS與LAR組中存在顯著差異；屬水平中39個(gè)物種在HAS與HAR組中存在顯著差異，27個(gè)物種在LAS與LAR組中存在顯著差異。
基于PICRUSt軟件進(jìn)行腸道菌群代謝功能預(yù)測(cè)，并通過(guò)STAMP軟件計(jì)算組間功能通路豐度差異；其中在非嚴(yán)格選育組中能量代謝、代謝類型疾病等功能通路顯著富集；脂代謝、傳染性疾病等功能通路在嚴(yán)格選育中顯著富集。
4 研究結(jié)論
研究人員用雞作為模型生物，研究宿主免疫與腸道微生物兩者的互作關(guān)系和共進(jìn)化特征。研究表明，腸道菌群與宿主免疫進(jìn)化間存在共同促進(jìn)的作用；菌群代謝功能預(yù)測(cè)分析結(jié)果同樣表明，兩組在免疫系統(tǒng)及傳染性疾病途徑中均存在顯著改變。基于上述發(fā)現(xiàn)，本研究首次提出了腸道菌群和宿主體液免疫的共同微進(jìn)化（Co-microevolution）的概念。
本研究的測(cè)序和數(shù)據(jù)分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
參考文獻(xiàn)
Yang L, Liu S, Meng H, et al. Gut microbiota co-microevolution with selection for host humoral immunity[J]. Frontiers in Microbiology, 2017.
