[交大智慧]生命科學技術學院肖華課題組在微生物組分離分析方面取得重要進展

發布時間 :2020-08-20  閱讀次數 :662

近日,國際分析化學領域權威期刊《Analytical Chemistry》在線發表了上海交通大學生命科學技術學院肖華課題組的研究論文《基于自由流等電聚焦電泳的肺癌唾液微生物組深度分離分析》(Free-Flow Isoelectric Focusing for comprehensive separation and analysis of human salivary microbiome for lung cancer)。生命科學技術學院博士研究生姜曉騰為該論文的第一作者,生命科學技術學院肖華研究員、電子信息與電氣工程學院曹成喜教授與合作者王鵬博士為該論文的共同通訊作者。該論文通過發展自由流等電聚焦電泳新方法,對唾液微生物組進行了高效分離,顯著降低了高豐度微生物和人源細胞對低豐度微生物分析鑒定的干擾,同時實現了對非優勢菌群的富集,推動了對微生物組的深度解析。

人體的微生物組與人類健康密切相關,近年來對于腸道微生物組和口腔微生物組的組成和功能研究日益受到重視。口腔作為人體中僅次于腸道的第二大微生物聚集地,包含著超過700種的不同微生物,在調節代謝和免疫等方面發揮著獨特的作用。多項研究表明,口腔微生物組成的變化與齲齒、牙周炎、口腔癌、肺癌、胰腺癌以及類風濕性關節炎等疾病息息相關。然而,目前的研究表明,基于PCR的擴增技術可能會因樣品中的冗余基因序列而產生偏差;高豐度微生物的存在會嚴重影響非優勢菌群的解析;基于質譜的宏蛋白質組學技術也受限于高豐度人源蛋白的干擾,對低豐度微生物的蛋白分析束手無策。針對這些挑戰,該項工作利用自由流等電聚焦電泳建立了微生物組的高效分離和富集新方法,從根本上降低了高豐度微生物和人源細胞蛋白對低豐度微生物鑒定的影響,顯著提高了對微生物組的解析和鑒定能力,為深度挖掘微生物組、開展組成和功能等研究提供了新穎的上游技術。

研究人員首先利用大腸桿菌作為模式微生物,構建了適合微生物電泳分離的緩沖體系并優化了相應的電泳分離條件。經過自由流等電聚焦電泳分離,模式微生物可以被聚焦在很窄的等電點范圍內,因此證明可以根據不同微生物的差異等電點進行高效分離。采用優化的體系和條件,研究人員對唾液微生物組進行了自由流等電聚焦電泳分離富集,并對得到的多個組分進行了基因測序和宏蛋白質組學分析。實驗結果表明,經過自由流等電聚焦,唾液微生物的鑒定數量顯著提升,并可以檢測到更多的低豐度微生物。研究人員進一步對肺癌患者的唾液微生物組進行了電泳分離和測序分析,發現了與正常人群呈現顯著差異的微生物,在獨立樣本中的驗證結果表明這些微生物具有準確檢測肺癌的潛力,加深了對唾液微生物組的理解,也為肺癌的無創診斷提供了新的思路。

該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目、國家重大科研儀器研制項目、上海市自然科學基金等項目支持。

 

論文鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c02627

 

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