Cell：复旦大学粟硕团队绘制全球首个哺乳动物高分辨率微生物与耐药基因图谱

来源：生物世界 2025-08-29 17:14

该研究基于多学科交叉方法，首次大规模系统刻画了哺乳动物微生物组的高分辨率图谱，并解析抗生素耐药基因（ARG）的跨宿主分布模式。

哺乳动物体内微生物及其携带的耐药基因（ARG）的跨宿主传播，是潜藏的重大公共卫生风险源。

然而，现有研究面临多重技术瓶颈：低丰度微生物难以检测导致潜在病原漏报；大量未报道的微生物物种缺失限制了多样性认知；物种及功能注释精度不足阻碍了明确 ARG 与可移动遗传元件（MGE）的关联；现有宏基因组分析方法分辨率有限（通常仅到物种或属水平），难以精确追踪不同宿主同源菌株或基因的传播，使得解析复杂的跨宿主传播网络极具挑战。

2025 年 8 月 26 日，复旦大学公共卫生学院粟硕教授团队（在读博士生石宇旗、李昱星为论文共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Extensive cross-species transmission of pathogens and antibiotic resistance genes in mammals neglected by public health surveillance的研究论文。据悉，这是复旦大学公共卫生学院首次作为主要完成单位在Cell期刊发表研究成果。

该研究基于多学科交叉方法，首次大规模系统刻画了哺乳动物微生物组的高分辨率图谱，并解析抗生素耐药基因（ARG）的跨宿主分布模式，为微生物组学研究提供全新的技术框架和认知深度，也为公共卫生防控提供重要理论支撑和新视角。

哺乳动物体内的微生物组包含大量未报道的基因组序列，但技术限制长期阻碍了对其完整多样性和精细结构的解析，包括低丰度微生物难以检测、物种注释不完整，以及研究分辨率多停留在属或种水平，难以实现菌株和基因层面的系统分析。

为突破这些限制，研究团队构建了两大创新体系：

一是交叉多组学高分辨率解析体系，融合多组学测序、基因组重构、新物种划分及同源菌株追踪，不仅提升了低丰度和新型微生物的检出率，还将解析分辨率拓展至菌株水平，实现对微生物组多样性和关联模式的精细描绘；

二是抗生素耐药基因-可移动遗传元件（ARG MGE）高精度注释体系，通过多数据库交叉验证和联合分析，实现耐药基因精细分类与跨宿主共享模式的绘制，为微生物组功能研究提供量化工具。

在此框架下，研究团队共鉴定出7000 余种此前未报道的新细菌物种（基因组序列），显著扩展了哺乳动物微生物多样性图谱；并发现细菌菌株在不同宿主、地理区域及生活方式间广泛共享，提示其具备跨宿主传播潜力。在耐药性方面，研究共检测到521 种抗生素耐药基因（ARG），涉及13 类抗生素。通过高分辨率精细注释，进一步识别出270 种关键 ARG 亚型，157 种重要 ARG 在人类与哺乳动物微生物组间高度同源，部分ARG（例如tet(X)、cfr(C)和qnrS1）在哺乳动物微生物组中高频出现。这揭示了耐药基因在微生物组中的分布特征，并丰富了对微生物功能多样性的理解。

图1：哺乳动物的高分辨率微生物组

图2：哺乳动物携带的重要ARG的多样性和可转移性

总的来说，该研究首次大规模绘制哺乳动物高分辨率微生物与耐药基因图谱，系统描绘了微生物组 暗物质 及其跨宿主共享模式，展示了交叉多组学技术在探索微生物组未知多样性和深度方面的潜力。成果推动了微生物组学的深入研究，并为后续微生物生态、功能及演进提供了重要基础和技术参考。

复旦大学公共卫生学院粟硕教授为论文独立通讯作者，在读博士研究生石宇旗、李昱星（年仅23岁）等为论文共同第一作者，中国科学院微生物研究所国家杰青毕玉海研究员等人为论文合作者并提供重要支持。该研究得到了上海市优秀学术带头人项目等项目资助。

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