研究人员报告称，一项涉及常见观赏鱼的动物饲养新进展将加速宿主-微生物互作的实验室研究进程。
该研究成果已详细发表于美国微生物学会出版的《mSystems》期刊。
为何选择斑马鱼进行微生物组研究？
斑马鱼是理想的实验动物，因为一对斑马鱼日产卵量可达数百枚，成本约为小鼠实验的1/70。此外，斑马鱼幼体具有透明特性，便于科学家观察不同条件下其内部发育过程。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校病原生物学教授克里斯托弗·高尔克（Christopher Gaulke）博士指出，现有斑马鱼微生物组研究结果与小鼠实验高度一致，表明驱动宿主-微生物互作的机制在物种间具有保守性。他与研究生莉迪亚·奥克耶雷（Lydia Okyere）共同领导了此项新研究。
然而，使用"无菌"动物（即缺乏正常定植微生物的个体）存在技术难题。无菌实验动物的培育对理解各物种在有无微生物群落条件下的生长、发育和功能至关重要。此类研究还能揭示动物对化学物质或药物的反应机制，并验证宿主微生物是否影响这些反应。
实现"无菌"状态的关键
高尔克博士解释道，培育无菌动物需提供无菌饲料。当前斑马鱼饲养普遍采用活体饵料，而这类饵料难以彻底灭菌，导致无菌斑马鱼研究仅能维持在幼体阶段。
他补充说明，现有两种主流灭菌方法存在明显缺陷：高压蒸汽灭菌（autoclave）可能产生饲料毒素，紫外线辐射则仅能灭活饲料表面微生物。第三种方案——γ射线辐照技术虽已成功应用于哺乳动物饲料灭菌，但在鱼类饲料领域尚未成熟。
γ射线辐照技术实现斑马鱼饲料灭菌
高尔克与奥克耶雷决定尝试用γ射线辐照技术处理斑马鱼饲料。若成功，该方法将支持无菌斑马鱼完成整个发育周期，突破幼体阶段限制。
"我们首先测试了不同剂量γ射线辐照饲料对普通斑马鱼和无菌斑马鱼的影响，"高尔克博士说，"随后开发出无菌斑马鱼的长期培育方案。"
研究团队发现，辐照饲料对两类斑马鱼均无不良影响，能有效支持其发育至幼鱼阶段，成功克服关键障碍。
后续研究揭示了无菌斑马鱼与正常微生物群落斑马鱼的显著差异：无菌个体发育迟缓并伴随其他生理变化，奥克耶雷指出。
斑马鱼模型媲美小鼠研究价值
"我们的无菌实验动物展现出独特的基因表达谱，"她表示。与代谢外源物质（如农用化学品或药物）相关的通路在无菌斑马鱼中显著下调，脂质代谢和免疫功能相关基因也出现类似变化。这些发现与小鼠实验结果一致，证明宿主微生物在跨物种免疫与代谢中扮演相似角色。
"这项工作中最令我振奋的是，我们终于开发出突破幼体阶段限制的无菌斑马鱼培育新方案，"奥克耶雷说，"这将为领域内长期悬而未决的问题——例如微生物组如何影响宿主对农药等毒物的反应——提供全新研究平台。"
新斑马鱼模型为微生物组研究"开启大门"
高尔克博士正获得美国国立卫生研究院资助，开展微生物组是否影响动物代谢阿特拉津和草甘膦等农用化学品的研究。
"我们还将探究特定微生物与化学物质的互作如何诱发代谢紊乱，"高尔克博士补充道。
其他研究方向包括宿主微生物群对行为障碍发病机制或健康免疫系统发育的影响。
"开发斑马鱼这类低成本、高通量的无菌动物模型，将极大加速微生物组研究进程，使我们能在实验室更快速、更严谨地验证假说，"高尔克博士强调，"这为此前无法开展的数万项研究打开了大门。"
文字：戴安娜·耶茨（Diana Yates），新闻局生命科学编辑
摄影：克雷格·佩斯曼（Craig Pessman）
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