研究背景与意义 - 宏基因组学的发展使解析环境中微生物组成及功能成为可能[2] - 对细菌细胞进行单细胞组学研究更具挑战性，因其核酸浓度比真核生物低很多倍且缺乏用于mRNA扩增的长poly(A)尾[5] - 对低生物量原核环境（例如肿瘤和胎盘）的宏基因组分析成本高昂且存在争议[6] 技术突破与方法 - 研究团队报道了一种基于激光诱导前沿转移（LIFT）的微生物单细胞方法，可从复杂样本中获取高质量基因组或转录组，同时保留细胞空间信息和图像[5] - LIFT技术通过激光束蒸发或使薄金属涂层形变，适用于捕获细菌尺寸范围内的微粒（例如典型大肠杆菌细胞尺寸为2×0.5微米）[6] - 该方法对复杂样本前处理要求极低，可能耐受人类微生物组中常见的干扰物（例如食物颗粒和细胞碎片）[6] - 研究团队利用市售光学设备进行微生物单细胞基因组和转录组测序，并验证了该方法在多种场景下的实用性[7] 研究成果与应用 - 研究成功从小鼠肠道、人类唾液及肿瘤组织切片等复杂样本中获取了高质量的微生物单细胞基因组与转录组数据[2][7] - 该方法可直接分析空间位置相邻的细菌细胞或细菌与宿主细胞的相互作用[7] - 通过对小鼠及人类样本中的细菌细胞进行荧光标记，实现了单细胞水平的可视化精准捕获[7] - 高质量单细胞转录组结果能够解析芽孢杆菌孢子形成过程中的细胞命运决定[7] - 从一个结直肠癌样本中分离出一个拟杆菌单细胞，对其基因表达进行了初步表征，发现其表达的nicX基因参与尼古丁降解，提示该细菌可能在吸烟者的肠道微环境中发挥作用[7] 方法优势与前景 - 该方法具有可扩展性强、精度高的特点[9] - 为深入研究微生物群体及其与宿主的单细胞互作机制提供了强大工具[9]