本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的科学论文。以下是对该研究的详细介绍：

1. 主要作者及研究机构

本研究的主要作者包括Lisa Lemoine、Ralf Dieckmann、Sascha Al Dahouk、Szilvia Vincze、Andreas Luch和Tewes Tralau。研究由德国联邦风险评估研究所（German Federal Institute for Risk Assessment, BfR）和柏林自由大学（Freie Universität Berlin）等机构合作完成。该研究于2020年7月17日在线发表在《Archives of Toxicology》期刊上。

2. 学术背景

本研究的主要科学领域是皮肤微生物组与宿主之间的相互作用及其潜在的毒理学影响。皮肤微生物组主要由共生菌组成，其代谢潜力远超宿主。尽管已有证据表明细菌依赖的污染物代谢会调节宿主的毒性，但目前仍缺乏研究微生物组相关病理生理学或毒性因果关系的模型。因此，本研究旨在开发一种能够在原位长时间研究微生物-宿主相互作用的体外模型。

3. 研究流程

研究流程包括以下几个主要步骤：

3.1 模型构建

研究基于商业化的3D皮肤模型（EpiDermFT™），该模型由表皮和真皮层组成，具有类似体内的形态和生长特性。该模型已被预验证用于体外代谢毒性和遗传毒性测试。

3.2 细菌接种

研究选择了两种皮肤共生菌——微球菌（Micrococcus luteus）和假单胞菌（Pseudomonas oleovorans）进行接种。这两种细菌分别来自健康志愿者的皮肤分离物，具有已知的代谢外源性物质的能力。

3.3 细菌定植与培养

细菌接种后，皮肤模型在8天的培养期内进行采样，分别在0天、4天和8天进行细菌定量分析。使用菌落计数和菌株特异性定量PCR（qPCR）来评估细菌定植的稳定性。

3.4 转录组分析

使用人类Clariom™ S芯片对定植后的皮肤模型进行转录组分析，评估细菌定植对皮肤基因表达的影响。结果显示，定植导致多达3318个基因的显著变化。

3.5 免疫因子和生长因子的分泌分析

通过流式细胞术（FACS）、酶联免疫吸附试验（ELISA）和蛋白质印迹（Western blot）分析细胞因子和生长因子的分泌情况。结果显示，定植影响了免疫调节功能（如IL-1α/β、IL-6的分泌）和生长因子（如VEGF-A和FGF2）的表达。

3.6 代谢能力分析

研究还分析了定植对皮肤代谢能力的影响，特别是细胞色素P450（CYP）酶的表达。结果显示，定植对CYP1A1和CYP2D6等关键代谢酶的表达有显著影响。

4. 主要结果

研究的主要结果包括：

• 细菌定植的稳定性：微球菌在皮肤模型上建立了稳定的共生培养，而假单胞菌在8天的培养期内保持了缓慢的持续生长。
• 转录组变化：定植导致多达3318个基因的显著变化，涉及免疫调节、抗菌肽和生长因子的表达。
• 免疫因子分泌：定植显著增加了IL-1α/β、IL-6等细胞因子的分泌，并影响了TLR2等免疫相关基因的表达。
• 代谢能力变化：定植对CYP1A1和CYP2D6等代谢酶的表达有显著影响，表明微生物定植可能影响皮肤对外源性物质的代谢能力。

5. 结论

本研究成功开发了一种能够在原位长时间研究微生物-宿主相互作用的体外模型。该模型为研究微生物组相关的外源性物质代谢及其毒理学影响提供了实验平台。研究结果表明，皮肤微生物组的定植显著影响了宿主的免疫调节和代谢能力，为进一步研究微生物组在皮肤健康和疾病中的作用提供了重要工具。

6. 研究亮点

• 创新性模型：本研究首次开发了一种能够在体外长时间研究皮肤微生物组与宿主相互作用的模型。
• 广泛的转录组变化：定植导致多达3318个基因的显著变化，揭示了微生物组对宿主基因表达的广泛影响。
• 毒理学应用：该模型为研究微生物组介导的外源性物质代谢及其毒理学影响提供了新的实验平台。

7. 其他有价值的内容

研究还探讨了微生物定植对嗅觉受体（ORs）表达的影响，发现定植显著改变了多个嗅觉受体的表达，这为进一步研究嗅觉受体在皮肤生理和病理中的作用提供了新的线索。

本研究为理解皮肤微生物组与宿主之间的复杂相互作用提供了重要的实验工具和理论基础，具有广泛的科学和应用价值。