

在任何药物、疫苗或其他药物疗法投入人体使用之前,都要在实验室进行广泛的测试——通常是在动物身上,通常是小白鼠。这是评估过程中的一个极其重要的步骤。药物对培养皿中一簇细胞的影响方式,往往与其在生物体内(多个器官系统在起作用)的行为方式关系不大。
小白鼠是哺乳动物,它们的生理结构与我们相对相似,因此它们对药物的反应通常也与我们相似。但并非总是如此。
在今天发表于《细胞》杂志上的一项研究中,研究人员表示他们已经找到了这种差异的一个可能原因。他们的微生物组——科学家们目前痴迷的动物肠道中的细菌集合——在很大程度上取决于它们是在实验室还是在野外饲养的。
所以它们的肠道微生物不同,有什么大不了的?生活在我们肠道里的微生物不仅仅是因为那里舒适;它们也对我们的健康大有裨益。当然,它们帮助我们消化食物,但它们也影响着我们的免疫系统对各种传染性病原体和其他疾病(如癌症)的反应。最近的研究表明,它们可能在阿尔茨海默病和自闭症等我们了解甚少的疾病中也起着作用。
研究人员想弄清楚这种微生物组变化会产生多大的影响。因此,他们让两组小鼠——一组具有典型的实验室微生物组,另一组具有与野外相似的微生物组——暴露于高剂量的流感病毒。结果发现,具有野外微生物组的实验室小鼠中有92%在感染中存活下来,而只有17%的具有典型实验室微生物组的实验室小鼠存活下来。
他们还诱发了其他疾病,包括结直肠肿瘤。与具有实验室微生物组的小鼠相比,具有野外微生物组的实验室小鼠肿瘤更少,也更不严重。
“我们假设这也许可以解释为什么实验室小鼠在理解基本生物学现象方面至关重要,但在模拟人类和其他哺乳动物的复杂疾病的预测效用方面却存在局限性,”美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所(NIDDK)的研究员、该研究的作者之一Stephan Rosshart说。
Rosshart及其同事还表明,他们可以分离出野生小鼠中的微生物组并将其引入实验室小鼠体内,这意味着他们理论上可以在具有这些野生肠道细菌的小鼠身上进行未来的实验。然而,Rosshart和该研究的首席作者、NIDDK免疫学部门主任Barbara Rehermann表示,这不是最终目标。相反,他们说,研究人员应该将野外微生物组作为他们研究的一个附加组成部分。通过像研究人员在本例中所做的那样,直接比较这两组对其他疾病过程的反应,结果将有助于更精确地确定野生细菌的保护机制。
他们还认为,更好地了解小鼠肠道微生物组有助于研究人员弄清楚为什么他们有时无法重复某些实验。例如,如果来自不同机构的两位科学家从同一个地方订购了基因相同的同一种小鼠,那么这两种动物对特定药物的反应应该相同,但事实并非如此。
这可能是因为小鼠在运往新家的过程中经历了不同的环境,这会改变它们肠道中细菌的多样性。这种差异会影响研究人员对它们进行研究的结果。
Rosshart说,野生或天然微生物组可能更能抵抗小的环境变化,比如临时的饲养方式改变。这是因为这种细菌群落通常具有更高多样性的微生物种类。这使得一种细菌株更难占据主导地位并破坏脆弱的生态系统。
小鼠研究对于药物和疫苗开发至关重要。由于它们是人类测试之前的直接一步,因此其有效性更为关键。科学界必须了解小鼠模型为何会产生这样的反应。