gnotobiotic 研究のために、無菌の囲いにマウスを収容している。 生物学では、システムの一部を研究する一般的な方法は、その遺伝子を取り除くことです。 半世紀以上前、健康や病気に対するバクテリアの影響を研究している科学者たちにとって、「もし動物が一生、微生物にまったくさらされないで過ごしたらどうなるか」と考えることは、理にかなったステップでした。 1959年には、無菌のマウス、ラット、モルモット、ヒヨコが、無菌のステンレス鋼やプラスチック製のハウジングの中で飼育されるようになった(1)。 無菌コロニーを作るには、母親の膣や皮膚に含まれる微生物に触れないよう、慎重な外科的処置で母親の胎内から幼獣を取り出す必要がある。 そして、無菌のケージで飼育し、餌や水、その他の器具も滅菌されたものだけに触れさせる。 週に一度、あるいはもっと頻繁に、技術者がケージや動物の糞を拭き、細菌が無菌のハウジングを汚染していないことを確認する。 無菌の母親は、新生児をバクテリアにさらすことなく自然に出産することができるのだ。 無菌動物を飼うことは、研究者に無菌の個体と通常飼育の個体との比較を可能にするだけでなく、研究室に一度に1つまたは数個の微生物を導入し、マイクロバイオームの喧噪とは別のシンプルな環境でそれらを観察する能力を与えてくれるのです。 ロックフェラー大学のラッセル・シェードラーは、1960年代半ばにこうした実験を開始し、さまざまな細菌の混合物を作り、それらが以前に無菌化したマウスの腸にどのように定着するかを研究し（2）、いわゆる「シェードラー・フローラ」を世界中の研究室に配布した。 無菌状態で飼育されたマウスは、免疫系、心臓、肺、リンパ節、代謝、そして生殖能力までもが変化しているのです。 2011年の研究では、無菌マウスは脳の発達と行動のパターンに変化が見られることがわかった。マウスを混合細菌にさらすと、その変化は元に戻る(3)。 2013年には、ある研究チームが、肥満のヒトの腸内細菌叢のサンプルを無菌マウスに入れると（マウスの食事に変化はない）、そのマウスは体重が増加することを発見した。 7787>

宿主に害を与えない常在菌やウイルスの重要性がますます明らかになるにつれ、腸内細菌叢と身体の間の相互作用を研究する上で、無菌動物は依然として重要なツールとなっています。 ヒトを無菌状態で飼育することはできないが、ヒトの腸内細菌群のサンプルをマウスに移植することで、ヒトに近い腸内環境を作り出すことができる(5)。 現在、研究者は、マイクロバイオームと生理学の関連性の分子基盤を理解するための技術を数多く持っている。 ハイスループット遺伝子スクリーニング技術や分子スクリーニング技術を使って、無菌マウスと、特定の細菌だけを腸内に導入したマウス、あるいは微生物叢をすべて取り込んだマウスを比較することができる(6)。 また、任意の遺伝子または遺伝子変異を持つマウスを無菌状態で飼育し、遺伝子がマイクロバイオームの確立または制御にどのように関与しているかを調べることができる。

微生物のコロニーが確立して維持されるのか、それらが宿主にどのように影響を与えるのか、宿主が細菌の集団をどのように形成しているのかというマイクロバイオームの研究における最大の問題は、この分野を前進させるツールとして無菌状態の動物に依存している。