微生物组学研究的那些”奇葩“动物模型
中国微生物菌种查询网 / 2019-03-14 09:22:03
说到动物模型，大家肯定都不陌生。仓鼠、豚鼠、大小鼠，谁不知道，没摸过鼠毛还没见过鼠跑吗？！很多微生物组学研究也都是依赖各种鼠模型完成的。但是，这些模型是否适用于所有的微生物组学研究，有没有更好的动物模型可以选择呢？且听我慢慢道来。
微生物组学的研究对象是某一生境内的全部微生物和微生物基因组。研究人员们对微生物组的探索研究，其终极目标是明确三种关系：生境内各微生物之间的关系；微生物与物质代谢/物质循环的关系；微生物与生境（比如宿主内）稳态的关系。这三种关系密切关联，相辅相成。其中肠道微生物群与人体的相互作用可以说是很多微生物组学研究的核心（如图1）：
1) 菌种/菌株多样性对于肠道微生物群的功能有何影响？对宿主又有什么影响？其中的某一些菌种/菌株是否相比其他对宿主更有益？这些菌种/菌株的组合能否决定对宿主的影响？
2) 肠道内各种菌种/菌株的动力学和稳定性特征？对于某一特定个体其肠道菌群的组成种类是否会长期保持稳定？菌群的功能基因数量是否会随时间而改变？哪些因素是能够影响肠道菌群动力学和稳定性的？
3) 哪些菌株可以在一个特定个体内共存？它们是否能够适应不同的生态位又或者它们是功能冗余的？肠道菌群多样性维持的响应机制是什么？不同菌株间最主要的互作关系是什么？
蜜蜂：宿主和肠道微生物群的相互作用、肠道微生物群的动态变化
人体和常用实验动物（如大鼠、小鼠）的肠道菌群数量、种类繁多，想要揭示上述问题的答案并不容易。相比之下，蜜蜂的肠道菌群的构成就简单得多了，其核心菌群只包含了8种细菌。这些细菌只存在于蜜蜂的肠道内，方便进行无菌处理和基因操作。有意思的是，作为一种社会性昆虫，在进化的过程中不同种类的蜜蜂形成了多种截然不同的生活方式和社会行为（这些现象都已经被研究人员较全面地解析过，可以建立行为和表型检测试验），但是它们却拥有大量相同的共生微生物和病原菌，同时这些肠道菌可以通过社交行为传播。这些都与人类非常相似。
使用蜜蜂作为动物模型开展的肠道微生物组学研究已经发表了很多成果：蜜蜂的肠道微生物能够影响宿主的营养吸收、体重增加、内分泌调节、免疫功能和病原抗性，肠道微生物的紊乱会导致机体的健康状况受损。
秀丽线虫：宿主和微生物群的相互作用
秀丽线虫能够成为分析宿主-微生物相互作用的理想模型，是因为其具有以下优点：首先，秀丽线虫本身易于进行基因操作；然后，可以通过相应的处理有效控制线虫体内的微生物群，从而保证线虫的生长环境中无菌或者菌种单一；第三，线虫身体透明，使用普通显微镜可以很容易地观察线虫内微生物的定植情况；第四，一些研究线虫-微生物组相互作用的生活史监测体系已经成功建立（比如抗逆性、寿命、种群增长和繁殖力等相关）。
水螅：宿主和微生物群的相互作用、粘膜免疫
水螅的身体构造非常简单，免疫系统和神经系统也比较基础，便于观察。其管状的身体与脊椎动物的肠道相似。而且水螅具有物种特异且构成简单的核心微生物群，其中主要的微生物可以在实验室条件下进行培养。另外，无菌/限菌水螅也易于获得。再加上水螅的身体透明、生活周期短、容易培养等特点，使其成为良好的微生物组学研究模型。尤其是水螅与脊椎动物享有相似的粘膜免疫和先天免疫功能，所以其可以作为研究黏膜免疫的动物模型。
上面列举的这三种动物模型虽然非主流，但是都有各自的特点和优势，选择合适的模型来开展研究能事半功倍。所以，别再执着于各种鼠模型了，合适的才是最好的。
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