近日，综合性科技期刊《Research》发表了上海交通大学微生物代谢国家重点实验室肖华课题组与合作者的研究论文《肺癌口腔微生物组的宏蛋白质组学深度分析》（In-Depth Metaproteomics Analysis of Oral Microbiome for Lung Cancer）。该研究创建了宏蛋白质组学研究新策略，为深入探究微生物组与疾病的关系提供了新工具。上海交通大学博士毕业生姜晓腾和药学院张岩副教授为该论文共同第一作者，肖华教授、电子信息与电气工程学院曹成喜教授、美国加州大学洛杉矶分校胡深教授为共同通讯作者。

图. 口腔微生物组的宏蛋白质组学研究新策略

口腔微生物组作为人体内第二大微生物菌群，包含近800种微生物，非冗余基因多达2000万个。作为连接外部环境与人体消化道和呼吸道的第一道枢纽，其组成和功能对人体内共生微生物的构成至关重要，菌群失调可导致包括肺癌在内的多种人体系统性疾病。目前大多数肺癌相关的微生物组研究均通过测序方法进行，而基于物种分类变化的分析往往不能准确反映其功能上的改变。因此，对微生物组的功能特性进行表征是理解其在疾病中发挥作用的关键因素。基于质谱的宏蛋白质组学在依赖蛋白质检测的功能方面独具优势。然而，口腔微生物的宏蛋白质组学研究目前还处于初级阶段，主要面临样本组成结构复杂、丰度动态范围宽、缺少制备型微生物分离技术等因素的挑战，严重阻碍了对口腔微生物组的深度解析。

为突破以上瓶颈，研究人员首先发展了微生物样本预处理新策略，利用差速离心和双滤膜过滤法，有效地将样本中的宿主细胞和蛋白与微生物进行分离，显著降低了宿主蛋白对微生物鉴定的干扰，提高了微生物的蛋白鉴定数量和实验重现性。

其次，构建了适合复杂微生物分离制备的高分辨自由流等电聚焦电泳技术，并实现了对低丰度微生物的富集，将口腔微生物蛋白的鉴定数量提高到新的水平，显著提升了液相色谱-质谱对微生物组的蛋白质解析和鉴定能力。

再次，建立了整合的宏蛋白质组学分析模块，探究了口腔微生物组的蛋白质功能，并对微生物的物种构成和功能进行了联合分析。最后，系统比较肺癌患者口腔微生物组与正常对照组的差异后，发现并验证了两种在肺癌中执行紊乱功能的口腔微生物。该研究创建的宏蛋白质组学新策略将有助于全面分析复杂微生物组所执行的功能，并为发现肺癌与微生物组紊乱之间的关系提供了新线索。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、基金委国家重大科研仪器研制项目、上海市自然科学基金等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.34133/2022/9781578