单细胞拉曼技术在微生物群落动态监测中的方法学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31400089
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0105.微生物学新技术与新方法
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Metagenomic approaches are commonly used for dynamic monitoring of microbiota structure and functions, however, they are usually not able to analyze live cells non-invasively, perform real-time analysis or provide information on the physiological states of cells. Recently published results from our research group have showed that single-cell Raman spectra (SCRS) provides information on bacterial phylogeny as well as their physiological status, thus suggested a new approach for monitoring microbiota. Employing the human oral microbiota that underlie the development of gingivitis as a model, this proposal will investigate the key scientific question of how the genetic diversity and physiological complexity of microbiota affect the individual and collective SCRS acquired from the microbiota, and thus establish a link between the SCRS and the structure/function of microbiota. On the other hand, analysis of 16S amplicons and total metagenomic DNA will be employed to test and validate the feasibility of using SCRS as a proxy for the structure and function of microbiota. Based on these efforts, the potential of using microbial SCRS for characterization and monitoring of gingivitis development will be probed. This novel, SCRS-based approach for microbiota analysis may overcome the several key drawbacks of metagenomic approaches and thus find exciting and wide applications in microbial ecology.
目前,以宏基因组手段为代表的菌群结构与功能监测方法面临细胞的侵害性、分析的离线性、无法检测细胞生理状态等关键缺陷。本团队前期发现,微生物的单细胞拉曼图谱(SCRS)能够反映口腔微生物种系发生和生理状态。基于此,申请人将以口腔微生物为模式菌群,以牙龈炎发生发展为模式生物过程,通过考察菌群遗传多样性和生理状态复杂性如何影响群落中单细胞拉曼表型等关键科学问题,尝试建立细胞群体中单细胞表征的集合与群落结构和功能的相互关联。同时,将基于单细胞和群落两个水平的16S和基因组分析,验证群体水平SCRS作为一种菌群结构与功能的标识手段(proxy)的可行性。在此基础上,将探索基于群落SCRS来定量监测牙龈炎发展过程的策略。这些努力将克服现有菌群检测方法的一些核心缺陷,因此有可能为诸多应用领域的微生态研究提供一种共性的新思路和新方法。

结项摘要

本研究综合利用单细胞拉曼技术和元基因组分析方法,解析菌群结构与功能,开拓了一系列临床应用。首先,研究人员充分利用和发展单细胞拉曼技术优势,克服现有菌群检测方法的一些核心缺陷,为临床微生物耐药性检测提供一种全新的思路和方法。其次,本项目还利用口腔菌群的时空动态变化规律,实现了口腔疾病(包括龋病和牙龈炎)的诊断、预警和预后,初步展示了口腔微生物组在口腔疾病发生发展及治疗中的巨大作用。因此,本项目充分验证了单细胞拉曼光谱技术可以作为微生物结构和功能的检测手段, 同时也充分展示了微生物组学在个体化精准医疗中的巨大应用机会。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microbiota-based Signature of Gingivitis Treatments: A Randomized Study.
基于微生物群特征的牙龈炎治疗:一项随机研究
  • DOI:
    10.1038/srep24705
  • 发表时间:
    2016-04-20
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Huang S;Li Z;He T;Bo C;Chang J;Li L;He Y;Liu J;Charbonneau D;Li R;Xu J
  • 通讯作者:
    Xu J
Metabolic-Activity-Based Assessment of Antimicrobial Effects by D2O-Labeled Single-Cell Raman Microspectroscopy
通过 D2O 标记的单细胞拉曼显微光谱法进行基于代谢活性的抗菌效果评估
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b05051
  • 发表时间:
    2017-04-04
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Tao, Yifan;Wang, Yun;Xu, Jian
  • 通讯作者:
    Xu, Jian
Prediction of Early Childhood Caries via Spatial-Temporal Variations of Oral Microbiota
通过口腔微生物群的时空变化预测儿童早期龋齿
  • DOI:
    10.1016/j.chom.2015.08.005
  • 发表时间:
    2015-09-09
  • 期刊:
    CELL HOST & MICROBE
  • 影响因子:
    30.3
  • 作者:
    Teng, Fei;Yang, Fang;Xu, Jian
  • 通讯作者:
    Xu, Jian

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其他文献

介导疼痛中枢敏化探讨安肠汤对肝郁脾虚型IBS-D大鼠pPKCγ和ERK1在脊髓背角表达
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    黄适;王松;林福旭;刘鹏;林春李;雷力民;赵海燕;黄婷
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
    2018
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  • 期刊:
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  • 作者:
    岳珍珍;黄适;玉颖;黄文封;赵海燕;黄婷
  • 通讯作者:
    黄婷
肝郁脾虚型肠易激综合征大鼠pPKCγ和ERK1基因在背根神经节的表达研究
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  • 发表时间:
    2018
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    中华中医药学刊
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  • 作者:
    黄适;刘鹏;林春李;林福旭;王松;雷力民
  • 通讯作者:
    雷力民

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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