英文名稱：Saltwater intrusion affecting NO2? accumulation in demersal fishery species by bacterially mediated N-cycling

中文名稱：鹽水入侵通過細(xì)菌介導(dǎo)的N-循環(huán)影響底棲魚種中NO2-的積累

雜志：Science of The Total Environment

影響因子：10.753

合作單位：中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院

研究背景

鹽水入侵(SWI)對(duì)淡水/河口河流生態(tài)系統(tǒng)有顯著影響，初步影響是干擾營(yíng)養(yǎng)物的生物地球化學(xué)轉(zhuǎn)化。例如，海水驅(qū)動(dòng)的水文效應(yīng)會(huì)降低亞熱帶沿海生態(tài)系統(tǒng)中土壤微生物生物量和土壤酶的活性，并降低二氧化碳凈吸收的能力。此外，海水入侵增加可以減少河口潮汐濕地的氧化亞氮(N2O)排放，并對(duì)亞熱帶海洋水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)反饋。因此，SWI無疑改變了海豚和沿海棲息地的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和必需營(yíng)養(yǎng)素的可用性。由于上述營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如C、N）在SWI作用下發(fā)生改變，河口生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落的組成和功能也會(huì)發(fā)生改變，因此，SWI對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生物地球化學(xué)轉(zhuǎn)化的影響可能與微生物群落沿鹽度梯度的變化有關(guān)。

研究方法

微生物三代全長(zhǎng)，宏基因組學(xué)測(cè)序，理化指標(biāo)檢測(cè)

研究結(jié)果

在SWI條件下，環(huán)境參數(shù)的差異

• 從M1到M5的采樣點(diǎn)鹽度升高，每對(duì)采樣點(diǎn)之間有顯著差異（P < 0.05）；
• 與鹽度相似，隨著采樣點(diǎn)從M1到M5，水中電導(dǎo)率、TDS和NH4+濃度升高，而TN、NO3?、NO2?和TP濃度降低；
• M1到M5相同樣點(diǎn)沉積物中水分、電導(dǎo)率和NH4+濃度上調(diào)，NO3?和NO2?濃度下調(diào)，M1與M5間差異顯著(P < 0.05)，同時(shí)，M5處沉積物TOC濃度也略高于M1處（P < 0.05）

基于16S測(cè)序的SWI條件下細(xì)菌群落組成的差異

• NMDS分析顯示，沉積物中細(xì)菌群落的分類和功能組成比水中更加離散，特別是沉積物中的分類組成在M1和M5之間表現(xiàn)出明顯的差異；
• 水中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群是Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Bacteroidia，而沉積物中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群是Campylobacteria，γ變形菌和德爾塔變形菌；
• 主要微生物類群彎曲菌和Gammaproteobacteria在M1和M5間差異顯著(經(jīng)FDR調(diào)整P < 0.05)，表明沉積物中這兩個(gè)類群可能存在差異以應(yīng)對(duì)SWI；
• α多樣性表明，水中只有Chao1指數(shù)在M1和M5之間存在顯著差異(P < 0.05)。而沉積物中檢測(cè)到的所有α多樣性指數(shù)(Shannon,Chao1, Simpson)在M1和M5之間差異顯著(P <0.05)。這表明SWI對(duì)腸道細(xì)菌群落的影響大于對(duì)水的影響

基于宏基因組測(cè)序的SWI條件下沉積細(xì)菌群落的差異

• 由于SWI對(duì)沉積細(xì)菌群落有主要影響，對(duì)M1（低鹽度）和M5（高鹽度）進(jìn)行了宏基因組測(cè)序。通過NMDS分析，沉積物細(xì)菌群落的病灶組成清晰分離；
• 除低豐度細(xì)菌類群和未分類類群外，OTUs在低鹽度下富集的細(xì)菌門，包括放線菌門、氯化菌門、脫硫菌門、厚壁菌門和變形菌門，而高鹽度的群落包括彎曲菌和普朗菌；
• 沉積性細(xì)菌群落中最豐富的15個(gè)細(xì)菌OTUs來自10個(gè)類別，其中彎曲桿菌和伽馬變形菌門是最重要的類群，各有3種。與此同時(shí)，有11個(gè)物種在高鹽度中富集，包括硫脲、硫單胞菌、彎曲桿菌、硫堿桿菌、熱厭氧菌等；

SWI條件下環(huán)境參數(shù)與沉積細(xì)菌群落的相關(guān)性

• db-RDA與Anova檢驗(yàn)顯示，鹽度控制了水中細(xì)菌群落的分類和功能組成的變化，而沉積物中群落組成的差異與pH、電導(dǎo)率、NO3?、NO2?和NH4+密切相關(guān)，表明細(xì)菌群落對(duì)SWI條件下沉積氮形態(tài)有顯著影響（P < 0.05）；
• 使用Mantel檢驗(yàn)計(jì)算群落組成和環(huán)境參數(shù)的Bray-Curtis差異，發(fā)現(xiàn)沉積細(xì)菌群落的電導(dǎo)率和NH4+與分類組成顯著相關(guān)（Mantel’s r = 0.962和974，P < 0.05）。同時(shí)，電導(dǎo)率和NH4+也與沉積細(xì)菌群落的功能組成密切相關(guān)（Mantel’s r = 0.962和0.985，P <0.05）。因此，SWI條件下沉積物細(xì)菌群落的組成受電導(dǎo)率和NH4+的驅(qū)動(dòng)；
• SEM表明，細(xì)菌豐度直接影響NO2?、NO3?和NH4+的濃度，并通過改變細(xì)菌α多樣性間接影響NO2?和NH4+的濃度；
• 鹽度、電導(dǎo)率和細(xì)菌豐度之間存在正相關(guān)關(guān)系，沉積物中不同的氮形態(tài)有順序的參與；
• Pearson相關(guān)分析顯示，優(yōu)勢(shì)細(xì)菌分類群Sulfurovum sp.和sulphimonas sp.與氮形態(tài)(NO2?、NO3?和NH4+)和酶活性(NR和NiR)顯著相關(guān)（P < 0.05）；
• 結(jié)果表明SWI可以通過鹽度改變電導(dǎo)率來影響細(xì)菌的豐度和多樣性，從而影響沉積物中的氮循環(huán)

SWI條件下細(xì)菌功能基因與氮循環(huán)的相關(guān)性

• 功能基因通過KEGG途徑富集的結(jié)果表明，氮代謝相關(guān)功能基因在高鹽環(huán)境下的表達(dá)水平高于低鹽環(huán)境，而碳和氨基酸代謝相關(guān)功能基因在低鹽環(huán)境下的表達(dá)水平高于高鹽環(huán)境。這表明SWI通過建立鹽度梯度刺激氮循環(huán)；
• 氮循環(huán)途徑方式與KEGG中“甲烷代謝”、“乙醛酸鹽和二羧酸鹽代謝”、“雙組分系統(tǒng)”等類別密切相關(guān)，表明氮循環(huán)與上述三種途徑可能是共同響應(yīng)SWI的途徑；
• 通過MetaBAT2分形分析獲得10個(gè)高質(zhì)量基因組(完整度>90%，污染度<5%)，這些基因與氮循環(huán)相關(guān)。例如，Sulfurovum sp.同時(shí)參與了ANRA(基因nasA)和DNRA(基因ark)，脫硫菌科自養(yǎng)菌參與ANRA (NR基因)和固氮(nifB基因)，脫硫菌科細(xì)菌參與反硝化(基因norA和nosD)和固氮(基因nifU和nifH)；
• 由于參與反硝化過程的細(xì)菌種類更多，NiR的酶活性變化(14.5倍)高于NR(2.6倍)，表明SWI強(qiáng)烈影響了沉積物中NO2 -的變化。這些結(jié)果表明，SWI促進(jìn)了氮循環(huán)的反硝化過程，減少了沉積物中NOx-N的滯留，特別是NO2?的滯留

合作單位：丹麥奧胡斯大學(xué)

文章標(biāo)題：Metabolic Communication by SGLT2 Inhibition

期刊名稱：Circulation

影響因子：37.8

研究對(duì)象：小鼠、臨床隊(duì)列

測(cè)序技術(shù)：宏基因組測(cè)序、代謝組檢測(cè)。

百邁客生物為該研究提供了宏基因組測(cè)序服務(wù)。

研究背景

鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（SGLT2）主要在腎臟近曲小管S1段表達(dá)，負(fù)責(zé)對(duì)葡萄糖進(jìn)行定量重吸收。SGLT2 抑制劑（SGLT2i）是治療高血糖的有效療法，在2型糖尿病患者中，還可以保護(hù)心臟和腎臟免于衰竭。SGLT2i被認(rèn)為具有許多作用和多效機(jī)制，涵蓋增強(qiáng)生酮和類禁食代謝反應(yīng)、腎臟和全身血流動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。然而，目前還未有研究闡明SGLT2i保護(hù)心血管和腎臟的關(guān)鍵機(jī)制，該機(jī)制對(duì)于心血管和腎臟保護(hù)至關(guān)重要。

丹麥奧胡斯大學(xué)學(xué)者在Circulation雜志上發(fā)表題為“Metabolic Communication by SGLT2 Inhibition“研究論文，研究團(tuán)隊(duì)使用Akita小鼠模型和臨床隊(duì)列樣品，通過整合宏基因組、代謝組、蛋白組等多組學(xué)數(shù)據(jù)，確定了SGLT2i對(duì)腎臟、心臟、血管和其他器官的幾種SGLT2依賴性效應(yīng)和脫靶效應(yīng)，通過重構(gòu)腎臟代謝物轉(zhuǎn)運(yùn)和全身代謝通訊，發(fā)揮心腎保護(hù)作用。提供了關(guān)于SGLT2相互作用因子和SGLT2i依賴性蛋白質(zhì)組、代謝組、磷酸化蛋白質(zhì)組和宏蛋白質(zhì)組的新見解，從而為SGLT2i新型和早期機(jī)制靶標(biāo)提供了潛在的路線，促進(jìn)代謝藥物的開發(fā)。

材料方法

小鼠SGLT2i處理

19 只 8 周齡 C57BL/6J 雄性小鼠和 16 只糖尿病 C56BL/6-Ins2Akita/J 雄性小鼠，然后給予WD4周，WD后1周添加達(dá)格列凈或驅(qū)避WD飲食（vehicle；WT，n=9；Akita，n=8）。

組學(xué)技術(shù)

盲腸糞便宏基因組學(xué)和宏蛋白質(zhì)組學(xué)

腎組織、尿液、血漿非靶向代謝組

腎臟、肝臟、心臟、肌肉和白色脂肪組織蛋白質(zhì)組

研究結(jié)果

1、綜合組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)和翻譯策略概述

該研究旨在闡明SGLT2i的生理機(jī)制。作者假設(shè)大量的代謝器官通訊是對(duì)SGLT2i的反應(yīng)而發(fā)生的，因此選擇了綜合組學(xué)方法。對(duì)非糖尿病小鼠的所有主要代謝器官、生物體液和腸道微生物群以及Akita小鼠單純性高血糖的早期階段進(jìn)行了綜合代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析，Akita鼠是1型糖尿病的遺傳小鼠模型，長(zhǎng)期SGLT2i處理對(duì)其有改善作用（圖1A 和1B）。研究短期暴露于SGLT2i 1周，目的是確定主要代謝效應(yīng)和可能建立保護(hù)作用的代謝通訊，而不是研究長(zhǎng)期治療后器官功能改善的后果。選擇高脂肪西方飲食（WD）是為了模仿西方生活方式的代謝環(huán)境。選擇達(dá)格列凈是因?yàn)槠鋵?duì)患有和不患有糖尿病的患者具有心臟保護(hù)和腎臟保護(hù)特性。作者通過研究分析發(fā)現(xiàn)了一些意想不到的代謝信號(hào)（圖1C）。在后續(xù)研究中，將人腸道微生物培養(yǎng)物暴露于SGLT2i，使用SGLT2敲除 (KO) 小鼠來探測(cè)SGLT2i的脫靶效應(yīng)，并在人腎、患者血漿和人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSC) 中進(jìn)行翻譯驗(yàn)證。同時(shí)在人腎、患者血漿和人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 （hiPSC）中進(jìn)行驗(yàn)證（圖1D）。所得數(shù)據(jù)提供了關(guān)于SGLT2相互作用因子和SGLT2i依賴性蛋白質(zhì)組、代謝組、磷酸化蛋白質(zhì)組和元蛋白質(zhì)組的新見解，從而揭示了SGLT2i的下游通路，這也為代謝性疾病藥物的開發(fā)提供了新思路。

圖1-研究設(shè)計(jì)和表型概述

2、匹配綜合有機(jī)組學(xué)發(fā)現(xiàn)和翻譯策略概述

使用達(dá)格列凈或溶劑對(duì)照一周后，對(duì)同一動(dòng)物的主要代謝器官的蛋白質(zhì)組學(xué)、磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和宏蛋白質(zhì)組學(xué)方法進(jìn)行了深度多組學(xué)分析（圖1A和1B）。結(jié)果表明，達(dá)格列凈可降低Akita小鼠的血漿葡萄糖水平，但不會(huì)降低非糖尿病WT小鼠的血漿葡萄糖水平。達(dá)格列凈在WT小鼠中誘導(dǎo)糖尿，但在Akita小鼠中沒有觀察到明顯的進(jìn)一步增加（圖S1A）。通過蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)，在腎臟、肝臟、心臟、肌肉和白色脂肪組織中總共鑒定到9501個(gè)蛋白質(zhì)（8421個(gè)基因）和10744個(gè)磷酸化位點(diǎn)。其中，大多數(shù)SGLT2i引起的顯著變化是在腎臟中觀察到的。

3、SGLT2抑制對(duì)腎臟蛋白質(zhì)組的重新配置

定量了腎皮質(zhì)中的6676種蛋白質(zhì)，其中在WT組鑒定到6107種蛋白質(zhì)，Akita小鼠鑒定到6207種蛋白質(zhì)。分析表明，SGLT2i對(duì)腎臟蛋白質(zhì)組的影響比糖尿病小鼠更強(qiáng)：在WT小鼠中，SGLT2i增加了455種蛋白質(zhì)，減少了485種蛋白質(zhì)(圖2A)。SGLT2i治療糖尿病小鼠的蛋白質(zhì)變化較少(29個(gè)增加，53個(gè)減少)。兩組小鼠腎臟線粒體蛋白豐度均有顯著變化，但只有WT組小鼠體內(nèi)線粒體膜蛋白顯著上調(diào)(圖S2A)。此外，只有WT小鼠對(duì)SGLT2i有反應(yīng)，腎臟頂端或基側(cè)膜上的蛋白質(zhì)(圖2B)或參與mRNA剪接的蛋白質(zhì)下調(diào)。在WT小鼠中觀察到的更強(qiáng)烈的變化之后，GO富集分析表明，跨各種功能相互連接的蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生了一致的變化，大多數(shù)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在WT小鼠中被SGLT2i下調(diào)。

圖2-綜合蛋白質(zhì)組/相互作用組分析表明SGLT2i對(duì)腎臟代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)的廣泛重塑

4、SGLT2i降低血漿腸源性有機(jī)陰離子(尿毒癥毒素)水平，盡管腎臟分泌轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)降低

為了確定除了葡萄糖之外的其他代謝信號(hào)通路是否影響了整體代謝譜，作者在選定的器官和生物體液中進(jìn)行了非靶向代謝組學(xué)分析，總共有186種代謝物發(fā)生了顯著變化（所有器官總計(jì)322種）。作者發(fā)現(xiàn)SGLT2i主要影響尿液和血漿中代謝物的豐度，并且與糖尿病小鼠相比，非糖尿病小鼠受影響的分子多樣性更廣泛（圖3A）。

SGLT2抑制劑（SGLT2i）改變了腎蛋白質(zhì)組和磷酸蛋白質(zhì)組，同時(shí)調(diào)控其他代謝物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。其抑制作用引起了血漿和尿液代謝物的顯著變化。因此，研究者提出腎蛋白質(zhì)組的重編程可能部分解釋了觀察到的代謝物變化。文章中指出了可能影響體液循環(huán)代謝物組成的多個(gè)過程，包括尿液排泄的改變（圖3B）。在WT小鼠中，SGLT2i在腎臟中減少了27種SLC的表達(dá)。結(jié)合這些結(jié)果和尿液代謝譜，表明了SGLT2i可能通過影響其他器官的代謝物組成，從而導(dǎo)致尿液中代謝物的變化（圖3C）。

接下來，作者分析了血漿和尿液中代謝物的含量，這些代謝物可以反映對(duì)腎臟轉(zhuǎn)運(yùn)的主要影響。正如預(yù)期的那樣，葡萄糖和多種其他糖代謝物的血漿：尿液比率下降（圖3D），可能是因?yàn)槟I小管重吸收減少。血漿：尿液比率增加的代謝物是賴氨酸代謝物，包括二氨基庚二酸、三甲基賴氨酸、哌可酸和氨基己二酸，一種針對(duì)小鼠模型中肥胖和糖尿病的保護(hù)性代謝物。許多響應(yīng)SGLT2i而增加血漿：尿液比率的化合物是近端腎小管有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OAT1的底物（圖3D）：其中包括乙酰半胱氨酸、瓜氨酸、葡萄糖酸鹽和蛋氨酸， 表明這些化合物的腎臟分泌可能會(huì)減少。蛋白質(zhì)組分析結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，即SGLT2i降低了WT中OAT1和OAT3的表達(dá)，腎膜組分的免疫印跡分析證實(shí)了這一點(diǎn)（圖3E）。與此同時(shí)，觀察到SGLT2i降低了所謂的滯留毒素或尿毒癥毒素的血漿水平（圖3A）。為了證實(shí)這一發(fā)現(xiàn)，對(duì)已知在腎臟疾病中保留且主要由腸道微生物組產(chǎn)生的血清代謝物進(jìn)行了針對(duì)性分析。SGLT2i減少了 WT 小鼠血漿中的許多尿毒癥毒素，包括PCL、ILA、鄰氨基苯甲酸、香草酸和3-吲哚基硫酸鹽（圖3F）。在獨(dú)立的非糖尿病動(dòng)物模型（高血壓Dahl SS大鼠）中，SGLT2i 同樣顯著降低了PCL硫酸鹽和ILA：尿液比率（圖S4E）。如前所述，這不能通過腎尿毒癥毒素 (OAT1/OAT3) 分泌能力的下調(diào)來解釋，并且表明SGLT2i改變了這些化合物的形成。

圖 3-非靶向代謝組分析揭示了SGLT2i誘導(dǎo)的氨基酸和有機(jī)陰離子代謝變化

5、SGLT2i重組尿毒癥毒素氨基酸腸道菌群發(fā)酵

許多尿毒癥毒素是由菌群產(chǎn)生的，SGLT2i改變尿毒癥毒素的代謝物，主要來自苯丙氨酸和色氨酸。因此，作者假設(shè)SGLT2i影響菌群，從而改變這些代謝物的產(chǎn)生。為了檢驗(yàn)這一假設(shè)，使用宏基因組輔助宏蛋白質(zhì)組學(xué)分析了匹配的盲腸微生物組（圖 S6A）。通過宏基因組學(xué)總共發(fā)現(xiàn)了6899個(gè)物種。將其轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)組，定量了這些物種的14621個(gè)蛋白質(zhì)（WT為8249個(gè)，Akita小鼠為10847個(gè)），與Akita小鼠相比，SGLT2i在WT中的作用更強(qiáng)。系統(tǒng)發(fā)育概述總結(jié)了SGLT2i在WT小鼠中從門到科水平對(duì)微生物群的重新配置（圖4A）。在屬水平上，SGLT2i促使Akkermansia 和Lachnoclostridium增加，Acetatifactor和Bilophila減少（圖S6B）。

宏蛋白質(zhì)組的多樣性分析顯示，治療后糖尿病小鼠的α多樣性較高，而WT和糖尿病小鼠的對(duì)照和治療動(dòng)物的β多樣性顯著不同。宏蛋白質(zhì)組分析還涵蓋了消化道的典型蛋白質(zhì)，其中大多數(shù)蛋白質(zhì)被SGLT2i 下調(diào)，34個(gè)下調(diào)，3個(gè)上調(diào)。與腎臟一樣，一些減少的蛋白質(zhì)參與營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)，包括寡肽的Slc15a1、尿酸鹽/外源性分泌轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 Abcg2和脂肪酸輸入的Slc27a4。

由于WT小鼠中SGLT2i改變的許多血漿溶質(zhì)是芳香族氨基酸的代謝物，因此分析了可以在蛋白質(zhì)組水平上代謝這些氨基酸的細(xì)菌的豐度。對(duì)于產(chǎn)生吲哚的細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)表達(dá)色氨酸酶以從色氨酸產(chǎn)生吲哚的物種減少（吲哚丙烯酸；圖4B）。

使用苯丙氨酸等芳香族氨基酸作為底物可以減少甲酚和苯酚的生成劑（圖4B）。糞便代謝組檢測(cè)表明顯示糞便中存在達(dá)格列凈（圖4C）。在達(dá)格列凈治療小鼠的這些糞便樣本中，色氨酸和苯丙氨酸發(fā)酵的代謝物有所減少（圖4C）。為了探究達(dá)格列凈在糞便中的直接作用，將SGLT2i添加到人糞便中。厭氧發(fā)酵后，發(fā)現(xiàn)吲哚乳酸、色氨酸代謝物和肉桂酰甘氨酸減少（圖4D）；也就是說，與WT小鼠血漿中SGLT2i 減少的化合物相關(guān)的化合物（圖3F）。在人體糞便發(fā)酵中添加SGLT2i也逆轉(zhuǎn)了這些毒素母體分子的消失，特別是芳香族氨基酸色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸（圖4D）。

這表明SGLT2i對(duì)微生物群產(chǎn)生較少尿毒癥毒素的生理作用也可能涉及SGLT2i對(duì)微生物群的直接影響。

圖4-代謝蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，SGLT2i重塑和減弱了氨基酸微生物組發(fā)酵為尿毒癥毒素的能力

6、SGLT2I對(duì)尿毒癥毒素代謝產(chǎn)物的凈減少不依賴SGLT2

作者進(jìn)一步檢測(cè)了還原的代謝物是否獨(dú)立于SGLT2蛋白的存在，以及這些影響是否在更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)保持。使用了SGLT2 KO小鼠模型（SGLT2 KO）。用SGLT2I（達(dá)格列凈）對(duì)SGLT2 KO和WT小鼠進(jìn)行了16周的正常飲食治療，分析了血漿和尿液，并使用保留代謝物小組進(jìn)行了血漿靶向分析(圖5A)。SGLT2 KO小鼠的血糖較低，葡萄糖排泄量較高，食物攝入量較高(圖5B和圖S6E)。在KO小鼠中，SGLT2i不影響這些措施中的任何一項(xiàng)。

在SGLT2 KO和WT小鼠中，許多代謝物的比率發(fā)生了類似的變化，就像在WT小鼠中使用達(dá)格列凈和溶劑處理一樣(圖5C左圖)，這表明SGLT2抑制的后果。在其他方面，葡萄糖比率的下降，反映了尿糖排泄的增加。正如預(yù)期的那樣，SGLT2的缺失阻斷了達(dá)格列凈對(duì)葡萄糖排泄的影響(圖5C右圖)。另一方面，達(dá)格列凈顯著改變了SGLT2 KO小鼠體內(nèi)許多代謝物的比例，表明了一種偏離靶點(diǎn)的效應(yīng)(圖5D)。血漿：尿液比例的排名變化顯示，達(dá)格列凈降低了SGLT2 KO小鼠中多種芳香酸代謝物的比例，包括甲酚和馬尿酸鹽，其次是色氨酸代謝物。血漿水平分析確定了SGLT2i在SGLT2 KO環(huán)境中顯著改變的5種代謝物，包括PCL硫酸鹽和一種修飾的馬尿酸(圖5E和5F)。該實(shí)驗(yàn)表明SGLT2i治療具有非靶點(diǎn)效應(yīng)，包括對(duì)甲酚、馬尿酸鹽和色氨酸代謝物。

圖5-利用SGLT2 KO小鼠探索SGLT2i的代謝脫靶效應(yīng)

7、SGLT2i的代謝器官通訊效應(yīng)在人類中是相關(guān)的

鑒于腎臟SGLT2相互作用組以及微生物對(duì)SGLT2i的反應(yīng)在小鼠和人類中相似，我們想知道SGLT2i是否會(huì)影響循環(huán)中的溶質(zhì)，在縱向數(shù)據(jù)中與心血管相關(guān)。對(duì)來自2個(gè)獨(dú)立研究的患者的血漿樣本進(jìn)行了靶向代謝組分析，目標(biāo)是80個(gè)有機(jī)陰離子和尿毒癥毒素。在第一組>40名患者中，在失代償性心衰的真實(shí)環(huán)境中分析了這種影響(圖6A)。結(jié)果表明，SGLT2i顯著降低或鈍化了心力衰竭患者血漿中幾種有機(jī)陰離子的增加，但僅當(dāng)住院期間添加SGLT2i時(shí)(圖6B和6C)。包括幾種色氨酸代謝物，如ILA、犬尿酸和乙酰色氨酸，以及苯丙氨酸代謝物苯乙酰谷氨酰胺和PCL硫酸鹽。分析了在糖尿病患者中使用SGLT2I(依帕列凈)的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的縱向數(shù)據(jù)(圖6D)。與基線和安慰劑相比，二甲基尿酸和三甲基尿酸的血漿濃度降低，PCL降低，吲哚代謝物增加緩慢(圖6E和6F)。在兩項(xiàng)臨床研究中，降低的溶質(zhì)大部分來自嘌呤代謝和腸道芳香氨基酸代謝，這與在小鼠身上觀察到的代謝器官一致。

圖6-SGLT2i 誘導(dǎo)的尿毒癥毒素減少也適用于人類

8、SGLT2i依賴代謝物對(duì)甲酚誘導(dǎo)人EHT應(yīng)激信號(hào)

在人類、小鼠（包括Sglt2 KO小鼠）和大鼠研究中的不同循環(huán)代謝物之間觀察到一致的總體趨勢(shì)（圖7A），在觀察到的所有系統(tǒng)中，SGLT2i均一致降低PCL硫酸鹽或 PCL。為了分析這種化合物對(duì)人體組織的影響，將hiPSC EHT暴露于PCL。PCL在先前報(bào)道的患者濃度（300 μM）68,69 下改變了心肌細(xì)胞的松弛時(shí)間（圖7B）。數(shù)小時(shí)內(nèi)濃度提高十倍（低mM 范圍）顯著降低了力和頻率（圖7C和圖S7A），當(dāng) EHT 受到頻率控制時(shí)也是如此（圖S7B）。PCL 對(duì) EHT 的影響是部分可逆的，可以通過洗掉化合物來恢復(fù)（圖7C ）。

為了進(jìn)一步闡明該機(jī)制，對(duì)用300μM PCL、吲哚乳酸和3種其他芳香族代謝物處理的 EHT 組織進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)分析（圖7D）。觀察到最強(qiáng)烈的變化是 PCL 的反應(yīng)（圖7D）。多種蛋白質(zhì)的增加包括心臟病相關(guān)通道TRPM4、 FLNA和生長(zhǎng)因子CCN1；減少的蛋白質(zhì)包括 PPP1R1A，其下調(diào)已被報(bào)道為人類HF的標(biāo)志。PCL改變的蛋白質(zhì)組的一個(gè)獨(dú)特特征是心臟肌節(jié)相關(guān)蛋白的減少（圖S7D），以及應(yīng)激信號(hào) GDF15的強(qiáng)烈感應(yīng)（圖7E）?？紤]到HF患者中該通路的調(diào)節(jié)，檢測(cè)了GDF15 水平，發(fā)現(xiàn)接受SGLT2i治療心力衰竭的患者循環(huán) GDF15 減少（圖7F）。

圖7-SGLT2i調(diào)節(jié)的尿毒癥毒素對(duì)甲酚對(duì)人體工程心臟組織的影響

研究總結(jié)

該研究通過整合多個(gè)代謝器官和體液樣品，進(jìn)行了深入的蛋白質(zhì)組學(xué)、磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)SGLT2i減少了尿毒癥毒素（如對(duì)甲酚硫酸鹽）的微生物群形成，從而減少了它們的體內(nèi)暴露和腎臟解毒的需要，結(jié)合SGLT2i對(duì)腎臟的直接影響，包括較少的近端小管葡萄糖毒性和對(duì)頂端轉(zhuǎn)運(yùn)體（包括鈉、氨基酸和尿酸鹽的攝?。┑膹V泛下調(diào)，為腎臟和心血管保護(hù)提供了代謝基礎(chǔ)。該研究提供的資源為更深入地了解SGLT2抑制劑對(duì)代謝、腎臟和心臟功能的影響，從而對(duì)維持心血管健康提供了新的見解。

腸道菌群與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系一、以微小處顯端倪–促癌發(fā)生

隨著惡性腫瘤發(fā)病率的提高，腸道菌群與腫瘤的關(guān)系也逐漸成為研究熱點(diǎn)，然而不同的菌群變化對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響是不同的，有的改變伴隨著對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制，有的改變則促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)。有研究表明，有些腸道菌群本身就是致癌物，有些可以通過誘導(dǎo)炎癥或發(fā)揮免疫抑制作用而間接發(fā)揮促腫瘤作用。2022年Jia Yang課題組研究了高脂飲食(HFD)通過調(diào)節(jié)腸道菌群和代謝產(chǎn)物在驅(qū)動(dòng)結(jié)直腸癌中的作用，發(fā)現(xiàn)膳食脂肪的攝入直接增加了結(jié)直腸癌(CRC)致病風(fēng)險(xiǎn)。研究成果發(fā)表在Gastroenterology[1]。

圖1-在AOM模型中，HFD促進(jìn)了依賴于腸道微生物群的結(jié)直腸癌的發(fā)展

腸道菌群與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系二、以微小處見真相–標(biāo)志物

近年來已有相關(guān)臨床研究表明，腸道菌群可作為潛在指標(biāo)被應(yīng)用于腫瘤的早期診斷或預(yù)后診斷，Jakob Wirbel1[2]收集了已發(fā)表的698例人類結(jié)直腸癌患者和健康對(duì)照者的糞便宏基因組的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)CRC患者腸道中的7種富集菌，包括脆弱擬桿菌、FN、溶孢卟啉單胞菌、微單胞菌、中間普氏菌、芬氏別樣桿菌和嗜熱微生物弧菌，并確定了它們?cè)谌巳褐械姆€(wěn)定性，表明了可以應(yīng)用細(xì)菌標(biāo)志物作為CRC無創(chuàng)性診斷的診斷指標(biāo)。

圖2-宏基因組分析確定與結(jié)直腸癌密切相關(guān)的核心腸道微生物

腸道菌群與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系三、以微小處燃希望–免疫治療

腸道是人體與外界直接接觸的器官，我們?nèi)粘z入的食物飲料都會(huì)通過消化道進(jìn)行消化吸收，腸道也就構(gòu)成了人體面積最大的免疫防御工事，研究表明可以通過合理使用抗生素、糞菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)、益生菌干預(yù)、飲食調(diào)節(jié)等方法來調(diào)節(jié)腸道菌群組成，從而來提高抗腫瘤治療效果。Se-Hoon Lee[3]也在利用商業(yè)雙歧桿菌菌株治療非小細(xì)胞肺癌患者同系小鼠腫瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)，特定的雙歧桿菌菌株通過引發(fā)抗腫瘤宿主免疫反應(yīng)與 PD-1 阻斷或奧沙利鉑治療協(xié)同降低腫瘤負(fù)荷。

圖3-雙歧桿菌菌株聯(lián)合奧沙利鉑或抗pd-1在同基因小鼠腫瘤模型中的協(xié)同抗腫瘤作用

參考文獻(xiàn)：

[1]Jia Y ,Hong W ,Yunfei Z , et al.High-Fat Diet Promotes Colorectal Tumorigenesis through Modulating Gut Microbiota and Metabolites.[J].Gastroenterology,2021,162(1):135-149.e2.

[2]Jakob W ,Theodor P P ,Ece K , et al.Meta-analysis of fecal metagenomes reveals global microbial signatures that are specific for colorectal cancer.[J].Nature medicine,2019,25(4):679-689.

[3]Hoon S L ,Yup S C ,Youngmin Y , et al.Bifidobacterium bifidum strains synergize with immune checkpoint inhibitors to reduce tumour burden in mice[J].Nature Microbiology,2021,6(3):277-288.

研究背景

豇豆（Vigna unguiculata L. Walp., 2n = 2x = 22）起源于非洲，在世界范圍內(nèi)作為糧食、蔬菜或牲畜飼料種植。馴化豇豆已形成兩個(gè)主要栽培亞種：非洲的糧用豇豆和亞洲的菜用豇豆。這兩個(gè)亞種在許多重要的農(nóng)藝性狀上差異很大，如莢長(zhǎng)（PL）、單莢粒數(shù)（GNP）和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等。

之前的研究已經(jīng)報(bào)道了一些控制豇豆馴化與改良性狀的QTLs，如裂莢性（PS）、PL、莢果品質(zhì)和種子大小等。然而，與亞種馴化相關(guān)的全基因組選擇特征尚不清楚。盡管高質(zhì)量的糧用豇豆基因組已經(jīng)發(fā)布，但由于高質(zhì)量菜用豇豆基因組信息的缺乏，闡明不同豇豆亞種馴化和改良的遺傳機(jī)制仍存在嚴(yán)重的阻礙。因此，全面解析豇豆基因組可以為不同亞種的馴化與改良提供見解，并為其育種改良提供重要的基因組資源。

材料方法

Denovo：

菜用豇豆G98，Illumina：107.99x；PacBio HiFi：49.36x；Hi-C：73.88Gb

糧用豇豆G323，Illumina，121.57x；PacBio HiFi：41.82x；Hi-C：68.64Gb

重測(cè)序：

344份全世界收集的豇豆核心種質(zhì)，其中包括342份栽培豇豆（87份糧用豇豆、244份菜用豇豆和11份未知用途豇豆）和2份野生豇豆；Illumina測(cè)序，10x深度

基因單倍型驗(yàn)證：

菜用豇豆地方品種 ‘ZN016’ 和菜用豇豆育成品種‘Zhijiang282構(gòu)建的RIL群體（183 lines）

G98和G323構(gòu)建的F2群體（165 individuals）

研究結(jié)果

• 豇豆基因組的構(gòu)建

該研究選擇了長(zhǎng)莢菜用豇豆（G98）和抗病性強(qiáng)的糧用豇豆（G323）進(jìn)行基因組Denovo。K-mer預(yù)估G98和G323的基因組大小分別為623.16Mb和597.42Mb，最終組裝的基因組大小分別為568.24Mb（scaffold N50 = 49.41Mb）和552.66Mb（scaffold N50 = 49.35Mb）。二代回比率（G98：99.19%；G323：99.69%）、CEGMA（98%）、BUSCO（95%）和Merquery（G98：44.48；G323：47.17）評(píng)估表明本次構(gòu)建了2個(gè)高質(zhì)量的染色體水平豇豆基因組。

G98和G323分別預(yù)測(cè)到33,159和33,222個(gè)蛋白編碼基因，重復(fù)序列占基因組的56.97%（G98）和55.25%（G323），以Gypsy的長(zhǎng)末端重復(fù)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（LTRs）為主，分別占基因組的17.19%（G98）和18.72（G323）。

圖1-菜用豇豆（G98）和糧用豇豆（G323）的高質(zhì)量基因組組裝

• 豇豆的系統(tǒng)進(jìn)化與SVs

對(duì)25個(gè)物種進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化樹分析顯示豇豆與赤小豆（V. angularis）和綠豆（V. radiata）親緣關(guān)系較近，它們的分化時(shí)間大約在6-27百萬年前（圖2a），這與之前的報(bào)道一致?；蚣易宸治霭l(fā)現(xiàn)G98中有512個(gè)家族發(fā)生了顯著擴(kuò)張，這些擴(kuò)張的基因家族在參與膜組織的鞘糖脂代謝途徑顯著富集，可能與菜用豇豆的豆莢發(fā)育相關(guān)。相反，G323擴(kuò)張基因在氨基酸糖和核苷酸糖代謝、硫代葡萄糖苷-谷氨酰水解酶和半乳糖代謝等能量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化途徑中顯著富集（圖2b, c），這可能與糧用豇豆更高的碳水化合物積累和防御反應(yīng)有關(guān)。

作者以G323為參考基因組，對(duì)2個(gè)基因組進(jìn)行變異檢測(cè)，在G98上共發(fā)現(xiàn)2,219,947個(gè)SNPs，其中38,420個(gè)SNPs可能引起基因功能的改變；發(fā)現(xiàn)407,119個(gè)InDels，其中62.50%的可能引起蛋白編碼的改變；另外，發(fā)現(xiàn)13,541個(gè)SVs（包括963個(gè)TRANS，74個(gè)INVS，3,701個(gè)DUPs，7,112個(gè)PAVs和1,691個(gè)CNVs）。

值得注意的是，作者發(fā)現(xiàn)了5個(gè)較大的SV區(qū)域（> Mb）（圖2d, f）。Chr1包含一個(gè)7.5 Mb的INV和多個(gè)相鄰的TRANS，分別包含61個(gè)和31個(gè)基因（圖2d）。Chr6包含一個(gè)4.73 Mb的INV區(qū)和一個(gè)5.14 Mb的INV區(qū)，包含兩個(gè)INVs，兩個(gè)DUPs和兩個(gè)TRANS。這兩個(gè)區(qū)域分別包含42和52個(gè)基因（圖2e）。Chr10含有最大的一個(gè)INV，共包含224個(gè)基因（圖2f）。在其余染色體上共檢測(cè)到13個(gè)其它SV區(qū)域。

圖2-豇豆系統(tǒng)發(fā)育和基因組結(jié)構(gòu)變異分析

• 豇豆亞種的種群結(jié)構(gòu)與分化

作者進(jìn)一步對(duì)全世界收集的344份豇豆核心種質(zhì)進(jìn)行重測(cè)序，PCA分析將其劃分為2個(gè)聚類（圖3a），主要由糧用豇豆（cluster I）和菜用豇豆（cluster II）組成。利用菜豆作為外群，系統(tǒng)發(fā)育樹將其劃分為以糧用豇豆（G）、菜用豇豆地方品種（VL）和菜用豇豆育成品種（VC）為中心的3個(gè)類群（圖3b）。群體結(jié)構(gòu)分析也支持了PCA和系統(tǒng)發(fā)育樹的結(jié)果（圖3b）。

對(duì)三個(gè)亞群的核苷酸多樣性（π）和群體差異（Fst）進(jìn)行分析（圖3c）。G組（π = 0.0007）核苷酸多樣性顯著高于VL組（π = 0.00047）和VC組（π = 0.00024）。G-VC（0.1903）和G- VL（0.0924）的FST值均高于VC-VL（0.0498）。此外，與VL和VC組相比，該組的連鎖不平衡衰減更快，表明糧用豇豆的遺傳重組程度更高（圖3d）。

圖3-344份豇豆材料群體結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性

• 豇豆馴化與改良的基因組特征

為了研究自然或人工選擇對(duì)豇豆分化的影響，作者通過選擇清除分析比較了三個(gè)豇豆亞群之間的基因組選擇特征，鑒定出239個(gè)與豇豆馴化和改良相關(guān)的基因。

進(jìn)一步結(jié)合GWAS分析，共鑒定出與嫩莢總淀粉含量（PTS）、籽?？偟矸酆浚⊿TS）、單莢籽粒數(shù)（GNP）、嫩莢可溶性糖含量（PSS）和莢長(zhǎng)（PL）相關(guān)的18個(gè)受選擇的區(qū)域。裂莢性（PS）是最顯著的馴化性狀之一，在SNP-GWAS和InDel-GWAS中均監(jiān)測(cè)到相關(guān)位點(diǎn)。其中一個(gè)PS位點(diǎn)（PS-3.2）在344份材料中存在2個(gè)單倍型，Hapll材料的裂莢率更高（48%）（圖4b）；另外3個(gè)PS位點(diǎn)（PS-3.3, PS-4.2, PS-10.3）的不同單倍型之間的裂莢率差異很小。在G和VL的馴化掃描中發(fā)現(xiàn)了6個(gè)PS相關(guān)位點(diǎn) （圖4a），解釋了這兩個(gè)亞種之間PS抗性的差異?；虮磉_(dá)分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)裂莢相關(guān)候選基因在G型豇豆和V型豇豆莢間的表達(dá)模式不同，表明基因的表達(dá)可能與PS呈正相關(guān)。該發(fā)現(xiàn)將為提高豇豆耐裂莢性提供理論基礎(chǔ)。

圖4-豇豆馴化與改良的選擇清除和重要性狀GWAS分析

• 豇豆的產(chǎn)量與品質(zhì)變異

產(chǎn)量相關(guān)基因和品質(zhì)相關(guān)基因在3個(gè)亞群體（G、VL和VC）中的多態(tài)性和分布揭示了豇豆表型分化的遺傳基礎(chǔ)。莢長(zhǎng)（PL）、單莢粒數(shù)（GNP）和千粒重（TSW）是影響豇豆產(chǎn)量的重要因素，G亞群的PL通常比VL和VC亞群的PL短得多（圖5a）。GWAS分析挖掘到與這3個(gè)性狀相關(guān)的位點(diǎn)和候選基因，并對(duì)候選基因單倍型及其表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)PL差異可能是由于VuPL1-HapII 和 VuPL4-HapI （圖5b） 在豇豆馴化和改良過程中強(qiáng)烈選擇引起的。在重組自交系（RIL）群體中進(jìn)一步驗(yàn)證了VuPL1和VuPL4的功能，發(fā)現(xiàn)VuPL1似乎比VuPL4在該群體中具有更強(qiáng)的作用。同時(shí)基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)WAKs基因可能以劑量/轉(zhuǎn)錄依賴的方式導(dǎo)致PL差異。糧用豇豆的GNP也通常比菜用豇豆的低，可能是VuGNP2-HapIII這一有利單倍型引起的（圖5e）。TSW則可能與VuTSW1和VuTSW2基因的有利單倍型有關(guān)（圖5f），其功能也分別在RIL群體和F2群體中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖5-豇豆產(chǎn)量性狀相關(guān)基因挖掘

可溶性糖、總淀粉和粗蛋白質(zhì)含量是豆科作物的三個(gè)基本品質(zhì)性狀。GWAS分析檢測(cè)到三個(gè)信號(hào)與嫩莢可溶性糖含量（PSS）顯著相關(guān)（圖6a），其中VuPSS1可能是功能相關(guān)基因，VuPSS2可能通過其順式調(diào)控元件影響PSS含量，VuPSS3-HapIV單倍型是PSS的有利單倍型。嫩莢粗蛋白含量（PCP）差異可能與有利單倍型VuPCP1-HapII和VuPCP2-HapI有關(guān)。籽?？扇苄蕴牵⊿SS）含量相關(guān)的信號(hào)（圖6e）包含一個(gè)FAR1-related SEQUENCE （FAR1）家族蛋白（VuSSS1），F(xiàn)AR1在淀粉合成以及糖的運(yùn)輸和降解中起作用，VuSSS1-HapI為其有利單倍型（圖6f）。VuSCP2-HapIII和VuSCP2-HapIV通常導(dǎo)致更高的籽粒粗蛋白含量（SCP），VuSCP1和VuSCP2相似的表達(dá)模式提示它們可能影響種子發(fā)育中期的SCP表型。籽?？偟矸酆浚⊿TS）GWAS分析檢測(cè)到5個(gè)相關(guān)信號(hào)（圖6i），STS-2.1中的VuSTS2含有一個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子，STS-11.1中的VuSTS5編碼一個(gè)磷脂酰絲氨酸脫羧酶，該酶可能影響植物發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子磷脂酰絲氨酸。兩種基因的不同單倍型在兩種環(huán)境中表現(xiàn)出不同的STSs，這表明它們?cè)诤艽蟪潭壬鲜墉h(huán)境條件的影響（圖6j）。STS-3.1中的VuSTS3編碼了一個(gè)未知的蛋白，其中VuSTS3-HapIII對(duì)STS的影響最大。STS-6.1含有一個(gè)NAD依賴性蛋白去乙?；竀uSTS4，可能影響淀粉的生物合成和調(diào)控，而VuSTS4-HapI對(duì)STS的作用更強(qiáng)。以上結(jié)果有潛力成為糧用豇豆和菜用豇豆產(chǎn)量和品質(zhì)改善的遺傳資源。

圖6-豇豆品質(zhì)性狀相關(guān)基因挖掘

研究總結(jié)

本研究結(jié)合PacBio、Hi-C和二代測(cè)序，組裝了糧用豇豆和菜用豇豆的染色體水平基因組。對(duì)包括地方品種、野生品種和育成品種的344個(gè)材料進(jìn)行二代測(cè)序，以闡明豇豆基因組的系統(tǒng)進(jìn)化。此外，還進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS），確定關(guān)鍵產(chǎn)量和品質(zhì)性狀相關(guān)基因。該研究揭示了兩個(gè)亞種之間基因組結(jié)構(gòu)變異（SVs）的全圖譜，為豇豆在全基因組選擇下的馴化與改良提供了見解。產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的差異基因組選擇將有助于建立糧用豇豆和菜用豇豆雙向改良的遺傳資源。

物種信息：小鼠

測(cè)序策略：Illumina PE150

分析軟件點(diǎn)擊下載>>：BSTMatrix

參考基因組版本：GRCm38_release95

Demo數(shù)據(jù)點(diǎn)擊下載>>：百創(chuàng)S3000空間轉(zhuǎn)錄芯片鼠腦Demo數(shù)據(jù)

【實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果概覽】

基于細(xì)胞分割的聚類結(jié)果

數(shù)據(jù)情況

比對(duì)概覽

飽和度

多級(jí)分辨率結(jié)果

基于BIN的部分多級(jí)聚類結(jié)果

百創(chuàng)S3000腦數(shù)據(jù)與某平臺(tái)數(shù)據(jù)Demo比較

百創(chuàng)S3000空間轉(zhuǎn)錄芯片

百創(chuàng)空間轉(zhuǎn)錄組以原片無錯(cuò)高清H&E+原片無錯(cuò)熒光+原片測(cè)序，“三片合一”實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的細(xì)胞分割，將空間轉(zhuǎn)錄組推進(jìn)到單細(xì)胞分辨率的領(lǐng)域。

本著持續(xù)創(chuàng)新，深耕時(shí)空領(lǐng)域的決心，經(jīng)過又潛心研發(fā)，百創(chuàng)智造于2024年3月27日在山東青島正式發(fā)布了百創(chuàng)S3000空間轉(zhuǎn)錄組芯片，讓空間組學(xué)的性能再進(jìn)一步。

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相較于現(xiàn)在廣受市場(chǎng)認(rèn)可與好評(píng)的百創(chuàng)S1000轉(zhuǎn)錄組芯片，捕獲位點(diǎn)數(shù)提升近2倍，分辨率同樣提升近2倍

在相同的測(cè)序飽和度下，單細(xì)胞級(jí)別分辨率下中位UMI提升了30%~70%，中位基因數(shù)提升30%-60%。

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物種信息：小鼠腦

空間芯片：BMKMANU S3000

測(cè)序策略：Illumina

測(cè)序數(shù)據(jù)量：494G

下載鏈接：https://ngdc.cncb.ac.cn/search/

Prject_ID：CRA015830

【BSTMatrix 分析結(jié)果下載】

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參考基因組版本：GRCm38_release95

矩陣下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/13XHUhZReQsJLZPGo2dbr2w?pwd=BMKM??提取碼：BMKM

尊敬的各位合作伙伴及廣大行業(yè)同仁：

我司近日發(fā)現(xiàn)鄭州某生物科技有限公司員工于某通過故意捏造事實(shí)、散布不實(shí)信息，對(duì)百邁客生物的名譽(yù)造成了嚴(yán)重?fù)p害，這種行為已經(jīng)構(gòu)成對(duì)百邁客生物名譽(yù)權(quán)的侵犯。百邁客生物已進(jìn)行報(bào)警處理，保留了相關(guān)侵犯證據(jù)，并對(duì)相關(guān)公司與個(gè)人發(fā)送律師函。

百邁客生物一直秉承客戶至上的服務(wù)理念，為每一位科研人員提供更高品質(zhì)的科研服務(wù)，遇到科學(xué)問題會(huì)與科研人員盡最大努力一起去處理解決，實(shí)現(xiàn)合作共贏。在此過程中，也懇請(qǐng)各位合作伙伴給予客觀公正的評(píng)價(jià)，共同營(yíng)造理性、健康的科研氛圍。

再次感謝大家對(duì)我司的關(guān)注與支持，我們將持續(xù)努力，為科研人員提供更高品質(zhì)的科研服務(wù)。

北京百邁客生物科技有限公司

2024年4月22日 星期一

發(fā)布會(huì)中，百邁客生物智能制造副總裁劉敏對(duì)百創(chuàng)S3000空間轉(zhuǎn)錄芯片的性能進(jìn)行了詳細(xì)介紹。百創(chuàng)S3000在6.8mm*6.8mm的捕獲區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)了4,144,770個(gè)捕獲位點(diǎn)，相鄰兩個(gè)捕獲位點(diǎn)的中心距為3.5μm。相較于現(xiàn)在廣受市場(chǎng)認(rèn)可與好評(píng)的百創(chuàng)S1000轉(zhuǎn)錄組芯片，捕獲位點(diǎn)數(shù)提升近2倍，分辨率同樣提升近2倍。

相同組織類型，相同數(shù)據(jù)飽和度下，單細(xì)胞級(jí)分辨率下，中位基因數(shù)提升30%-60%，中位UMI提升30%-70%。

實(shí)際密度效果提升動(dòng)圖展示：

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果概覽

• 小鼠腦結(jié)果

• 小鼠胚胎結(jié)果

同時(shí)，從性能上看，百創(chuàng)S3000芯片的發(fā)布，也將進(jìn)一步加強(qiáng)百創(chuàng)產(chǎn)品“原片無錯(cuò)高清H&E+原片無錯(cuò)熒光+原片測(cè)序”的效果，“三片合一”實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的細(xì)胞分割，將空間轉(zhuǎn)錄組推進(jìn)到單細(xì)胞分辨率的領(lǐng)域，使空間組學(xué)性能更進(jìn)一步。

三片合一

發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，百邁客生物創(chuàng)始人兼CEO鄭洪坤說到，百邁客生物在為從事生命科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)提供高品質(zhì)、高質(zhì)量的多組學(xué)研究服務(wù)同時(shí)，將會(huì)繼續(xù)加大科研力量研發(fā)投入，在智能制造方向打造更多推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的高精尖產(chǎn)品，以空間組學(xué)這一未來技術(shù)趨勢(shì)，做精做強(qiáng)百創(chuàng)系列產(chǎn)品，從而利用自身科研服務(wù)和智能制造雙驅(qū)動(dòng)，助力中國(guó)科研事業(yè)向前向快發(fā)展。

百邁客生物創(chuàng)始人兼CEO 鄭洪坤

百創(chuàng)S3000的首批體驗(yàn)用戶在現(xiàn)場(chǎng)分享了試用體驗(yàn)：

中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所終身榮譽(yù)研究員于軍老師表示，百邁客生物的百創(chuàng)S3000在精準(zhǔn)醫(yī)療中起著重要的推動(dòng)作用，未來至少三十年，空間組學(xué)技術(shù)的發(fā)展將越來越受到大家更多的重視。

中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所? 于軍研究員

廣東省人民醫(yī)院費(fèi)繼鋒研究員結(jié)合自身產(chǎn)品體驗(yàn)，認(rèn)為百創(chuàng)S3000這個(gè)產(chǎn)品的分辨率可以更高更小地縮小這個(gè)“局部”，尤其分割之后就可以直接局部成單個(gè)細(xì)胞，從而得到更為精準(zhǔn)的結(jié)果。

廣東省人民醫(yī)院 費(fèi)繼鋒研究員

北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院李博生研究員表示，百創(chuàng)S3000相比S1000來講，在相同的捕獲區(qū)域內(nèi)捕獲位點(diǎn)數(shù)及分辨率提升了2倍，更重要的是在相同的單細(xì)胞分辨率下，中位基因數(shù)跟中位UMI都有了30%-70%的提升，這將有利于我們能更好的去解讀信息。

北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院 李博生研究員

中國(guó)海洋大學(xué)王瑋教授認(rèn)為，百創(chuàng)S3000空間技術(shù)對(duì)研究海鞘這類個(gè)體微小的物種具有重要意義。精細(xì)的結(jié)構(gòu)需要精細(xì)的技術(shù)去進(jìn)行研究的支撐，如果使用傳統(tǒng)的空間技術(shù)就很難就解析比較細(xì)微的結(jié)構(gòu)，百創(chuàng)S3000的性能再疊加百創(chuàng)智造的細(xì)胞分割技術(shù)，能夠?qū)⒉煌愋偷募?xì)胞進(jìn)行分割和識(shí)別。

中國(guó)海洋大學(xué) 王瑋教授

【媒體支持】

這一榮譽(yù)不僅是對(duì)百邁客生物的認(rèn)可，更是對(duì)我們?cè)谥悄苤圃祛I(lǐng)域所做的杰出貢獻(xiàn)的肯定。百邁客生物將繼續(xù)致力于技術(shù)創(chuàng)新和智能制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)，為推動(dòng)先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。

作為基因測(cè)序服務(wù)和產(chǎn)品提供商，2023年百邁客生物聚焦科技服務(wù)、智能制造等優(yōu)勢(shì)，布局亞太、北美等海外市場(chǎng)，推出凝聚公司多年的時(shí)空組學(xué)創(chuàng)新技術(shù)，持續(xù)轉(zhuǎn)化單細(xì)胞、空間轉(zhuǎn)錄組芯片等商業(yè)化產(chǎn)品。

面向未來，百邁客生物將進(jìn)一步筑牢企業(yè)發(fā)展根基、加大科研創(chuàng)新投入、持續(xù)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，秉承提供超越客戶期望的產(chǎn)品和服務(wù)為使命，以實(shí)際行動(dòng)提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值、產(chǎn)業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，為推動(dòng)基因經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮積極作用。

百創(chuàng)S系列空間轉(zhuǎn)錄組芯片

百創(chuàng)智造BMKMANU S系列空間轉(zhuǎn)錄組芯片是基于微孔微珠的亞細(xì)胞級(jí)空間轉(zhuǎn)錄組產(chǎn)品，最高分辨率4.8μm ,并開創(chuàng)性的將組織原片H&E染色，原片熒光染色及原片高通量測(cè)序相結(jié)合進(jìn)行精準(zhǔn)的細(xì)胞分割，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的單細(xì)胞級(jí)空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，極大地推動(dòng)了基礎(chǔ)科研發(fā)展，目前在發(fā)育疾病、生理學(xué)疾病、胚胎發(fā)育、干細(xì)胞分化、繪制3D圖譜、生殖健康、腫瘤等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

百創(chuàng)S系列空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)原理圖

百創(chuàng)DG系列單細(xì)胞平臺(tái)

百創(chuàng)智造自主研發(fā)的單細(xì)胞平臺(tái)–百創(chuàng)DG1000，是基于微流控、油滴包裹和Barcode標(biāo)記等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高通量的細(xì)胞捕獲。除了儀器以外，百創(chuàng)DG1000還有配套的2×4的獨(dú)立芯片、GEM形成試劑盒、純化試劑盒、以及建庫(kù)試劑盒。

百靈全自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

百靈全自動(dòng)化平臺(tái)是百邁客生物面向科技服務(wù)領(lǐng)域推出的高通量測(cè)序多產(chǎn)品并行的全自動(dòng)化智能交付平臺(tái)，兼容8大產(chǎn)品類型（WGS、RNA-seq、擴(kuò)增子、LncRNA-seq、SLAF-seq、ISO-seq、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、建庫(kù)測(cè)序產(chǎn)品）共線并行。其具有高通量、自動(dòng)化、信息化和智能化等特點(diǎn)，支持7×24小時(shí)工作，支持多任務(wù)并行，系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，每臺(tái)設(shè)備均支持離線和在線使用，通過條碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)追蹤和溯源。

該研究以瓢雞和仙居雞為親本建立回交家系，以探索瓢雞無尾特征的遺傳機(jī)制和分子基礎(chǔ)。通過全基因組關(guān)聯(lián)和連鎖分析，研究人員將無尾性狀的候選區(qū)域精確定位到798.5 kb的區(qū)間內(nèi)（chr2:86.9-87.7 Mb）。

通過對(duì)包含家系內(nèi)特殊基因型個(gè)體的突變位點(diǎn)進(jìn)行綜合篩選和分析后，一個(gè)4.2 kb的缺失被確定與瓢雞的無尾表型完全相關(guān)。在對(duì)致因區(qū)間內(nèi)的基因表達(dá)結(jié)果進(jìn)行深入探究后，一個(gè)全新的基因Rum（長(zhǎng)度大于22 kb，無內(nèi)含子），其表達(dá)呈現(xiàn)出無尾表達(dá)缺失，雜合子是顯性純合子表達(dá)量的一半的現(xiàn)象。深入研究發(fā)現(xiàn)Rum的表達(dá)具有胚胎特異性，研究人員認(rèn)為Rum的表達(dá)缺失以及雜合子中的單倍劑量不足，使其無法正常調(diào)控MSGN1基因長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄本以及TBX6等基因的正常表達(dá)，進(jìn)而使得尾部骨骼發(fā)育出現(xiàn)異常。

瓢雞無尾表型的定位區(qū)間，與之前報(bào)道的美國(guó)阿勞卡納雞品種無尾表型區(qū)間非常接近但精細(xì)定位區(qū)間沒有重疊。對(duì)瓢雞、阿勞卡納以及其他具有正常尾巴的多個(gè)種群的群體基因組分析顯示，雖然這兩個(gè)無尾品種在2號(hào)染色體的相同區(qū)域受到選擇，但選擇具有品種差異性。在阿勞卡納雞2號(hào)染色體上識(shí)別的兩個(gè)候選SNP在無尾瓢雞中并不存在，并且在瓢雞中證實(shí)的致因缺失突變?cè)诎诳{雞也不存在。即瓢雞和阿勞卡納雞無尾特征可能源自不同的致病突變。

值得注意的是，阿勞卡納和瓢雞是遺傳上獨(dú)特的品種，兩者沒有共同祖先。瓢雞源自中國(guó)云南，阿勞卡納起源于智利后引入美國(guó)。兩種無尾雞在外觀表型上也有所不同，包括體型、耳簇和蛋殼顏色等。在當(dāng)前的研究中，確認(rèn)了這兩個(gè)品種特有的致因突變存在。因此，如果這些不同的遺傳背景導(dǎo)致了相同的表型，這意味著自然已經(jīng)進(jìn)化出了替代的遺傳解決方案來實(shí)現(xiàn)所需的表型特征。這種遺傳路徑的冗余匯聚形成了共同的表型，是進(jìn)化多樣性的顯著例證。

研究發(fā)現(xiàn)了瓢雞無尾的致因突變和關(guān)鍵基因，揭示了關(guān)鍵基因的作用方式。這項(xiàng)研究不僅增進(jìn)了我們對(duì)于雞骨骼發(fā)育調(diào)控的理解。還強(qiáng)調(diào)了遺傳演化和適應(yīng)性的動(dòng)態(tài)本質(zhì)，是鳥類遺傳和進(jìn)化研究領(lǐng)域的又一突破性的發(fā)現(xiàn)。