杨朝勇/王炜团队Acc. Chem. Res.：肠道共生菌群和致病菌成像方法综述

肠道菌群作为一个新发现的“器官”，在影响宿主的生理病理活动中起着广泛而重要的作用。自本世纪初以来，肠道菌群的研究呈爆发式增长，但整个领域的研究过于依赖于DNA测序手段。成像技术因其独特的内在优势，在肠道菌群研究中具有重要的应用价值。利用成像技术，可观察肠道共生菌/致病菌在体原位的空间分布，也能够可视化研究细菌的微生物生长代谢活动以及细菌-宿主的免疫相互作用。然而，由于目前许多肠道细菌仍无法体外单独培养，极大限制了遗传操作工具在肠道菌群研究中的应用。近年来，国内外多个研究团队致力于开发适用于肠道细菌的化学/生物学成像工具，来破译这些高度复杂的肠道“暗物质”。

近几年来，上海交通大学医学院杨朝勇/王炜团队在这一新兴领域，取得了系列重要进展：1）开发了基于抗生素的荧光探针，实现对复杂微生物群落中的革兰氏阴性/阳性菌的选择性荧光标记，并表现出临床应用的潜力；2）利用荧光D型氨基酸（FDAA）代谢标记探针，建立了首个可用于研究粪菌移植后植入菌存活情况的非测序方法，对于评估菌群移植效率、开发有效的菌群调控手段具有重要的参考价值；3）利用菌群在体DAA 代谢标记结合近红外II 区荧光染料，首次实现了小鼠肠道菌群的实时活体成像，为深入研究肠道菌群在体活动等问题提供了便捷的新工具；4）基于FDAA 双色序贯代谢标记与荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization, FISH）技术相结合的研究策略，首次提出了一种独立于DNA测序之外的肠道细菌在体研究的新方法，为揭示肠道“暗物质”的在体生长代谢活性提供了新工具；5）基于FDAA代谢标记与组织透明化技术相结合的菌群成像新策略，展示了微米级的微生物在毫米级肠道组织中的原位三维空间信息，有望为深入研究肠道菌群和宿主的相对空间关系提供帮助。

图1. 肠道细菌的化学/生物学成像工具。图片来源：Acc. Chem. Res.

鉴于以上的一系列创新性研究，杨朝勇/王炜团队受Accounts of Chemical Research 杂志邀请，发表了题为“Imaging Commensal Microbiota and Pathogenic Bacteria in the Gut”的综述论文，总结了近五年来该课题组和其他实验室在可视化研究肠道共生细菌和致病菌方面的最新进展，并系统性评述了这一新兴领域的研究现状、存在问题和发展趋势。文中从抗生素衍生的荧光探针、代谢标记策略、核酸探针以及荧光蛋白成像这四个方面详细阐述了菌群成像研究领域的最新进展。该综述可以启发和促进化学、生物、材料和医学等多学科在肠道菌群研究中的深度融合，对相关领域的科研人员具有一定的借鉴和参考价值。

该综述论文近期发表在Accounts of Chemical Research 杂志上，论文第一作者为上海交通大学医学院的博士研究生林丽缘，通讯作者为上海交通大学医学院的杨朝勇教授和王炜副研究员，该工作得到了国家自然科学基金、上海高水平地方高校创新团队的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Imaging Commensal Microbiota and Pathogenic Bacteria in the Gut

Liyuan Lin, Yahui Du, Jia Song, Wei Wang*, and Chaoyong Yang*

Acc. Chem. Res., 2021, DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00068

导师介绍

杨朝勇

https://www.x-mol.com/university/faculty/14060 

课题组主页

http://www.yang-lab.com/