生物医学研究中使用的小鼠肠道微生物组的直接环境主导效应

《mSystems》：Dominant effects of the immediate environment on the gut microbiome of mice used in biomedical research

转基因小鼠（GEM）微生物群受实验室环境影响显著，275个GEM线样本显示同实验室小鼠菌群相似度最高（平均相似度0.6），机构间差异最小（平均0.3）。研究发现Heliobacter spp.在GEM中检出率达74.6%，且与Mucispirillum、SFB等菌属存在显著正/负相关性，提示环境因素驱动菌群趋同。SourceTracker分析表明未知来源微生物贡献占比最高（平均32.5%），供应商原微生物群仅贡献约10%-20%。

　　本研究通过分析全球多个实验室中275条不同基因工程小鼠（GEM）的肠道菌群（GM），揭示了环境因素在塑造这些小鼠微生物组成中的关键作用。研究团队收集了来自84个研究机构和7个国家的GEM粪便样本，并利用16S rRNA宏条形码测序技术对这些样本进行了分析。这些数据不仅提供了关于研究小鼠肠道菌群的群体层面信息，还展示了在不同实验室和机构之间，微生物组成的变化趋势以及与未知来源的关联。

研究结果表明，尽管GEM模型通常基于特定的遗传背景建立，但其肠道菌群的多样性在很大程度上受到实验室环境的影响，而非仅仅是初始供体小鼠的菌群特征。具体而言，同一线的GEM样本之间相似度最高，而来自不同实验室的样本之间相似度较低，这表明实验室内部的环境因素在决定菌群组成方面起到了主导作用。这一发现对于理解GEM模型的可重复性具有重要意义，因为微生物组成的变化可能会显著影响实验结果和模型表型。

研究还发现，许多GEM样本中检测到了一种名为Helicobacter的细菌，其在GEM样本中的出现频率远高于在供应商来源的GM样本中。这种细菌在GEM中的相对丰度达到了1.78%，且其中大多数可以进一步归类到具体的物种层面。Helicobacter的存在与某些其他在黏膜层定植的微生物种群之间存在显著的正负相关性，这表明它们可能与其他微生物之间存在共生或竞争关系。这些发现不仅强调了Helicobacter在实验室小鼠肠道菌群中的普遍性，还提出了它们可能对GEM模型表型产生重要影响的假设。

此外，研究还指出，尽管供应商来源的GM在一定程度上决定了小鼠的初始菌群组成，但随着GEM在不同实验室中被长期维持，其菌群可能逐渐发生变化，这可能与实验室环境、饮食、垫料、笼具系统等多方面因素有关。因此，为了确保实验的可重复性和结果的准确性，研究人员应在表型分析的同时对GEM的肠道菌群进行检测和记录。

本研究的局限性在于无法完全捕捉到所有供应商来源的GM特征，但Helicobacter的高丰度提示可能存在其他外部来源对GEM菌群组成的影响。因此，研究建议在实验过程中加强对微生物组成变化的监测，并在需要时进行更详细的菌群分类和报告。这一研究不仅为理解基因工程小鼠的微生物组成提供了新的视角，也为改善实验设计和提高研究结果的可重复性提供了理论依据。