为什么人类相对容易被某些细菌或病毒病原体感染而组织和免疫功能非常相似的动物却不容易被感染仍然是一个谜。这种鸿沟也是为什么研究人员在为小鼠等动物模型中的致病性疾病建模时经常遇到问题的原因，以及为什么使用这种方法开发的药物在人类中经常失败的原因。

在对肠出血性大肠杆菌(EHEC)细菌的反应中可以看到物种特异性对感染耐受性差异的显着例子，仅在美国每年就导致100,000多次感染，以及导致腹泻的原因(旅行性腹泻)，结肠炎和溶血性尿毒症综合征(HUS)–一种严重的疾病，导致肾脏在遇到EHEC的志贺毒素后失败。多年来，众所周知，感染小鼠所需的致病性EHEC细菌数量要比人类多十万倍，并且除非动物在特殊的无菌条件下生长，否则它们不会出现这种疾病的症状。缺乏正常的肠道菌群。

哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的生物工程师，微生物学家和系统生物学家组成的多学科团队致力于该研究所的DARPA支持的“宿主抗逆性技术”(THoR)项目，其目的是发现耐受性的原因对于某些个体或物种所表现出的感染，现在已经成功地使用微流体芯片上器官(Organ Chip)培养装置在体外模拟了人类结肠EHEC感染。出人意料的是，他们的方法能够鉴定由共生细菌的复杂群落产生的代谢物之间的关键差异，共生细菌包含小鼠与人类结肠中存在的微生物组。他们发现，人类肠道微生物组以较高水平产生的四种代谢物可以帮助解释人类结肠对EHEC的敏感性提高。该研究发表在微生物学上。

“观察到我们的动力是，在受到相同病原体攻击时，人和小鼠肠道之间的敏感性通常存在巨大差异，过去的研究表明，对肠道感染的耐受性中的某些差异可以通过肠道微生物组的差异来解释。负责这项研究的Wyss研究所创始理事Donald Ingber，MD，Ph.D.说。“为了直接解决这个问题，我们利用了人类器官芯片技术，并将其与生物反应器中产生的微生物代谢产物以及代谢组学分析相结合，以深入了解这种物种特异性对EHEC敏感性差异的分子基础。” Ingber还是哈佛医学院(HMS)的犹大Folkman血管生物学教授以及波士顿儿童医院的血管生物学计划的教授，

由于EHEC主要感染人类结肠，因此该团队首先使用其微流体培养技术组装了结肠芯片，并利用其最近的进展，即使用称为类器官的肠组织碎片作为中间体，以形成功能强大的肠上皮，该上皮自发形成手指状在装置中称为肠绒毛的突起。在结肠芯片中，结肠上皮位于两个平行通道(“肠腔通道”)之一，该通道被涂有细胞优先附着的细胞外基质(ECM)的多孔膜隔开。相对的通道(“血管通道”)衬有人类肠道内皮细胞，这些细胞模拟支持和连接结肠上皮的血管。

该团队测试了由模仿大肠环境的生物反应器中培养的复杂小鼠和人类微生物群落产生的可溶性分子的全部复杂性，是否会不同程度地影响人类结肠芯片中的EHEC感染性。“令人惊讶的是–加入人类微生物组特异性代谢物后，人结肠上皮受到严重伤害，出现大的损伤，使细胞死亡并脱离组织，而暴露于小鼠微生物组特异性代谢物的同一人上皮受到的影响则小得多， ”第一作者Alessio Tovaglieri说道，他曾在瑞士ETH Zurich的学生中就职于Ingber团队。“有趣的是，在没有微生物组代谢物的情况下，致病性EHEC细菌并未伤害结肠组织，

该团队能够证明由人类和小鼠微生物组代谢物引发的伤害差异并不是由于炎症细胞因子的变化，志贺毒素产生的差异或EHEC殖民结肠上皮细胞的能力的改变。为了更接近实际的根本原因，他们进行了转录组学分析，分析了暴露于人和小鼠微生物组代谢物的EHEC细菌中基因表达的变化，并进行了代谢组学分析以鉴定两种代谢物混合物化学成分的差异。

“编码蛋白质的基因在EHEC趋化性和鞭毛运动中起作用，在所有被人类微生物组代谢物特别上调的基因中得分最高，这些基因似乎增强了致病性，而且有趣的是，我们发现暴露于人类微生物组代谢物的EHEC细菌具有更高的活动性，” Tovaglieri说。鞭毛是许多细菌使用的复杂细长的附件，就像马达将自身移向食物来源(趋化性)。