华中科技大学：利用微生物组大数据辅助预测蛋白质三维结构

　　

当前环境与人体健康之间的相互关系越来越受到重视，尤其是在新冠肺炎肆掠全球的当今社会，更为深入的理解环境和人的互作，尤其是环境对人的影响，尤为关键。针对环境和人体微生物群落，利用组学大数据挖掘技术构建环境和人的互作模型，是当今研究理解环境和人的互作方面重要的内容。

2022年9月15日国际权威期刊Journal of Hazardous Materials在线发表了华中科技大学生命科学与技术学院宁康教授团队题为“The distinct microbial community patterns and pathogen transmission routes in Intensive Care Units”的研究论文。该研究以医院重症监护室（ICU）和普通病房中的微生物群落为主题，以不同症状新冠肺炎患者及其环境样本为主要研究对象，首次揭示不同病房的微生物传播模式，并挖掘出一系列病原菌，评估了环境中的致病菌对人体的潜在影响。

在医院病房中，由微生物引起的交叉感染影响着病人的身体状况与治疗效果，这种情况在ICU尤甚。尽管交叉感染事件已引起广泛关注，但病房内微生物的传播路径在很大程度尚未研究。作为密闭环境，微生物在病房中的传播遵循一定的模式。揭示病房内微生物的传播模式，有利于降低交叉感染的风险，减轻医疗系统的负担。

该研究首先分析ICU病房与普通病房在微生物多样性、群落结构方面的差异。接着通过大规模微生物溯源，发现两种病房存在不同的菌群传播模式：对于ICU病房，微生物传播的中心点是床沿；而对于普通病房，微生物更倾向以室内地面作为传播中心。进一步寻找病房内的重要传播链条，结果显示：包含葡萄球菌、链球菌等几种常见病原微生物显示出较高的传播能力。通过筛选标志物、丰度过滤，共挖掘出17个病原微生物属，相关性分析结果表明：环境中的致病微生物对病人存在一定影响，且相比于普通病房，ICU内存在的致病菌对人体的影响更为显著。不仅如此，该结果与不同病房传播模式的特点相吻合，揭示了病房中存在的交叉感染风险。

该研究首次比较了不同病房的微生物传播模式，通过多种分析方法揭示致病菌在密闭环境中引起交叉感染的风险，并结合实际背景为医院管理、清洁措施提出了可行的建议。

图1. 医院病房结构图与对应的微生物群落传播模式

图2. 17个病原微生物属的相对丰度

华中科技大学生命学院2018级本科生陈俊炜为论文的第一作者，华中科技大学宁康教授为论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划等的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422017587

近年来，宁康教授团队将微生物组大数据挖掘方法应用于环境研究领域，通过和美国加州大学圣迭戈分校、中科院水生生物研究所、中科院精密测量科学与技术创新研究院等单位建立长期和稳定的合作关系，产出了一系列成果。相关成果发表于Water Research，Journal of Hazardous Materials，Science of the Total Environment，Environmental Pollution，Environmental Microbiome，Environmental Microbiology等环境领域顶尖杂志。团队成员参与国家生态环境部、湖北省生态环境厅等省部级多个环境保护相关工作，助力“美丽中国”的早日实现。