Disentangling TB epidemiology: The effects of immune gene diversity, gut microbiota and social networks on disease susceptibility in a natural meerkat model

解开结核病流行病学:免疫基因多样性、肠道微生物群和社交网络对自然猫鼬模型疾病易感性的影响

基本信息

项目摘要

Tuberculosis (TB) is a devastating disease that is endemic to humans and many other mammal species, including meerkats (Suricata suricatta). Variation in individual susceptibility and resistance to TB infection exists between individuals, and identifying the underlying causes of this variation has major implications for pathogen epidemiology and disease control. However, the biological drivers that underpin an individual’s susceptibility and resistance to infectious disease (including TB) are not well understood. There is compelling evidence from laboratory studies that host genetics and gut microbes can interact to mediate host immune responses, but the extent of these interactions in natural populations and their consequences for host-pathogen dynamics are unknown. In this project, we will explore the extent to which immune genes and gut microbiota composition together shape individual TB susceptibility in a natural animal population, and integrate social network information to model key transmission routes across the study population during TB outbreaks. We will apply an exceptionally high resolution dataset on 2300 wild meerkats in the Kalahari desert, South Africa, collected over a 25 year period. This multi-layered dataset includes accurate records of behavior and movement, genetic data, and longitudinal fecal samples from virtually all individuals within the study population. Specifically, we will be able to unravel host-TB interactions, lifetime gut microbiota dynamics, the role of immune gene diversity (MHC) in life history decisions and TB resistance. We will start by examining how microbial communities prior to infection interact with host genetics to predict infection outcomes later in life. Later, we will integrate susceptibility data with social network patterns in order to build an epidemiological model aiming at identifying the main drivers of transmission. This project will not only significantly add to our understanding of the biological and social drivers of TB epidemiology, but will generate novel insights into host-microbe interactions that will provide the foundation for future research on microbial and disease ecology.
结核病(TB)是一种毁灭性的疾病,是人类和许多其他哺乳动物物种的地方性疾病,包括猫鼬(Suricata Suricatta)。个体对结核病感染的易感性和抵抗力在个体之间存在差异,确定这种差异的根本原因对病原体流行病学和疾病控制具有重要意义。然而,支撑个人对传染病(包括结核病)的易感性和抵抗力的生物驱动因素还没有得到很好的了解。实验室研究有令人信服的证据表明,宿主遗传学和肠道微生物可以相互作用来调节宿主免疫反应,但这些相互作用在自然种群中的程度及其对宿主-病原体动态的影响尚不清楚。在这个项目中,我们将探索免疫基因和肠道微生物区系组成在多大程度上共同影响自然动物种群中个体的结核病易感性,并整合社会网络信息来模拟结核病暴发期间跨研究种群的关键传播途径。我们将对南非卡拉哈里沙漠2300只野生猫鼬应用一个异常高分辨率的数据集,这些数据是在25年的时间里收集的。这个多层次的数据集包括行为和运动的准确记录、基因数据和来自研究人群中几乎所有个人的纵向粪便样本。具体地说,我们将能够揭示宿主与结核病的相互作用、终生肠道微生物区系动态、免疫基因多样性(MHC)在生活史决策中的作用以及结核病耐药性。我们将首先研究感染前的微生物群落如何与宿主遗传学相互作用,以预测以后的感染结果。稍后,我们将把易感性数据与社会网络模式相结合,以建立一个流行病学模型,旨在确定传播的主要驱动因素。该项目不仅将显著增加我们对结核病流行病学的生物学和社会驱动因素的了解,而且将对宿主-微生物相互作用产生新的见解,为未来对微生物和疾病生态学的研究提供基础。

项目成果

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知道了