一项涉及流行观赏鱼的动物养殖新进展有望加速宿主-微生物相互作用的实验室研究，研究人员报告称。
新发现详细发表在《mSystems》期刊上，该期刊是美国微生物学会的出版物。
斑马鱼是理想的实验动物，因为一对斑马鱼每天可产生成百上千的后代，成本约为使用小鼠进行相同工作的1/70。此外，斑马鱼幼体透明，使科学家能够观察其内部发育情况，了解不同条件下它们如何发展。
到目前为止，斑马鱼微生物组研究的结果与小鼠研究结果相似，这表明驱动宿主-微生物相互作用的机制在不同物种间具有保守性，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校病理生物学教授Christopher Gaulke表示，他与研究生Lydia Okyere共同领导了这项新研究。
然而，使用"无菌"动物（即缺乏通常定植在体内的微生物的动物）时会出现问题。培养无菌实验动物对于理解各种物种如何生长、发育和功能至关重要——无论有无微生物群。对无菌动物的研究还让科学家能够观察动物如何对各种化学物质或药物做出反应，并测试宿主微生物是否影响对这些化合物的反应。
Gaulke表示，培养无菌动物意味着要提供无菌食物。这存在问题，因为目前培养斑马鱼的方法涉及喂食活体食物，而活体食物不易灭菌。这将无菌斑马鱼的研究限制在了幼体阶段。
Gaulke说，开发无菌动物饲料的两种最常用方法——通过高压灭菌器将食物暴露在极端高温下或使其经受紫外线辐射——有时会带来不理想的限制或副作用。紫外线辐射只能灭菌食物表面，而高压灭菌器的热量可能会在饲料中产生有毒化合物。
第三种选择是使用γ射线辐射，这种方法已成功用于灭菌哺乳动物饲料。但这种方法在鱼饲料中尚未完善。
Gaulke和Okyere决定尝试使用γ射线辐射来灭菌斑马鱼饲料。如果成功，这种方法将支持无菌鱼的发育，使研究远远超出幼体阶段。
"我们首先研究了不断增加剂量的γ射线灭菌鱼饲料如何影响正常斑马鱼和无菌斑马鱼，"Gaulke说。"然后我们开发了一种长期培养无菌斑马鱼的方案。"
研究团队发现，辐照饲料对正常或无菌斑马鱼都没有有害影响，并且能够很好地支持鱼发育至幼年阶段，克服了一个主要障碍。
进一步研究表明，无菌斑马鱼与拥有完整微生物组的斑马鱼之间存在显著差异。无菌斑马鱼发育延迟并经历了其他变化，Okyere说。
"我们的无菌动物具有非常独特的基因表达谱，"她说。与代谢外来物质（如农业化学品或药物）相关的通路在无菌斑马鱼中被下调，与脂质代谢和免疫功能相关的基因也是如此。这些发现与小鼠研究结果相似，表明宿主微生物在不同物种的免疫和代谢中扮演着类似的角色。
"这项工作中最有趣的部分是，我们现在能够开发出一种新的养殖方案，可以在远超幼体阶段的条件下培养无菌斑马鱼，而我们长期以来一直被限制在幼体阶段，"Okyere说。"这是一个该领域可以建立并用于回答我们一直想问的许多问题的进展，例如微生物组如何影响宿主对农药等有毒物质的反应。"
这类问题包括Gaulke目前正在美国国立卫生研究院资助下进行的研究，探索微生物组是否影响动物如何代谢草甘膦和莠去津等农业化学品。
"我们还将研究单个微生物和化学物质如何相互作用，使个体易患代谢紊乱，"Gaulke说。
他还表示，其他研究途径包括研究宿主微生物群如何影响行为障碍的发作或病理，或健康免疫系统的发育。
"开发像无菌斑马鱼这样低成本、高通量的动物模型将加速微生物组研究的发现速度，使我们能够在实验室中更快、更严格地测试我们的假设，"Gaulke说。"这为我们打开了成千上万以前无法进行的研究的大门。"
参考文献：Okyere L, Fulvio AD, Gaulke CA. 使用γ射线灭菌饲料长期培养无菌斑马鱼。《mSystems》. 2026;11(5):e00353-26. doi: 10.1128/msystems.00353-26
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