Cell子刊：浙江大學王永成/丁佩惠團隊通過單細菌測序解析齦下菌功能

編輯丨王多魚

排版丨水成文

牙周炎是一種常見慢性炎癥性疾病，也是成年人牙齒缺失的主要原因之一。持續(xù)的低度炎癥不僅破壞牙周組織，還與心血管疾病、糖尿病等全身性疾病密切相關。作為典型的微生物驅(qū)動疾病，其發(fā)生發(fā)展依賴于齦下復雜微生物群落。

過去研究多依賴宏基因組或宏轉(zhuǎn)錄組技術，能夠描述“哪些細菌增多或減少”，卻難以回答一個更關鍵的問題：在炎癥微環(huán)境中，每一個細菌究竟在做什么。

為揭開這一微生態(tài)層面的“功能黑箱”，浙江大學良渚實驗室王永成團隊聯(lián)合浙江大學醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院丁佩惠團隊以及M20 Genomics公司（丁利國、宋璐、韓逸冰、王嘉寧為論文共同第一作者），于 2026 年 2 月 19 日在Cell Host & Microbe期刊發(fā)表題為：Single-cell profiling of the subgingival bacteria reveals transcriptional heterogeneity and niche-specific programs 的研究論文。

研究團隊前期開發(fā)了高通量單細菌 RNA 測序技術smRandom-seq（Nature Communications, 2023; Nature Protocols, 2025），并應用于解析人腸道菌群與牛瘤胃菌群功能異質(zhì)性（Nature Microbiology, 2024; Protein & Cell, 2024; iMeta, 2025）。在這項最新研究中，研究團隊進一步針對臨床口腔齦下樣本菌量低、宿主污染高等特點優(yōu)化了單細菌 RNA 測序技術，首次繪制健康與牙周炎狀態(tài)下的齦下菌功能圖譜。研究共分析了 16 份齦下樣本，獲得 133458 個單細菌、覆蓋 285 個物種，鑒定出 57 個核心活躍物種，并將其歸納為 8 類穩(wěn)定存在的功能簇，在單細菌分辨率水平刻畫了齦下菌的功能組織結(jié)構(gòu)。

借助這一“單細菌視角”，研究團隊發(fā)現(xiàn)不同物種在健康與疾病環(huán)境下呈現(xiàn)出清晰的差異化適應策略：Neisseria elongata 作為健康口腔中的優(yōu)勢共生菌，在轉(zhuǎn)入?yún)捬跹装Y環(huán)境時整體生存狀態(tài)受到抑制，尤其蛋白翻譯相關功能明顯下降。Porphyromonas gingivalis 在健康狀態(tài)下亞群主要富集于氧化應激相關轉(zhuǎn)錄程序，而在牙周炎中其功能譜明顯拓展，涉及信號轉(zhuǎn)導、蛋白水解及厭氧呼吸等通路；Prevotella intermedia 在特定亞群中表現(xiàn)出突出的蛋白水解表達，并在牙周炎中明顯擴張。與此同時，在氨基酸代謝層面，Treponema denticola 富集肽轉(zhuǎn)運及精氨酸脫亞氨酶與甘氨酸代謝，而 P. gingivalis 更偏向精氨酸脫羧與蛋白降解途徑，整體指向其利用宿主蛋白并形成潛在促炎代謝環(huán)境的能力。

綜上，牙周炎并非單純的“菌種增減”，而是齦下菌群在功能層面的系統(tǒng)性重構(gòu)。單細菌圖譜顯示，同一物種內(nèi)部存在穩(wěn)定功能亞群，并在炎癥壓力下選擇性擴張，使致病相關程序即使在豐度變化有限時仍可持續(xù)維持促炎生態(tài)。由此，單細菌 RNA 測序為評估治療對微生物功能狀態(tài)的真實影響提供了新尺度，也為靶向功能亞群的精準干預奠定基礎。

王永成團隊主要從事單細菌/單細胞、微流控、空間組學、合成生物學技術的開發(fā)與應用，團隊長期招收博士后和訪問學生/學者（名額充足），也有少量研究員、博士生和科研助理崗位，歡迎聯(lián)系：https://person.zju.edu.cn/ycw。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00042-9