復旦大學粟碩團隊繪制全球首個哺乳動物高分辨率微生物與耐藥基因圖譜

哺乳動物體內微生物及其攜帶的抗生素耐藥基因（ARG）的跨宿主傳播，是潛藏的重大公共衛生風險源。

然而，現有研究面臨多重技術瓶頸：低豐度微生物難以檢測導致潛在病原漏報；大量未報道的微生物物種缺失限制了多樣性認知；物種及功能注釋精度不足阻礙了明確 ARG 與可移動遺傳元件（MGE）的關聯；現有宏基因組分析方法分辨率有限（通常僅到物種或屬水平），難以精確追蹤不同宿主同源菌株或基因的傳播，使得解析復雜的跨宿主傳播網絡極具挑戰。

2025 年 8 月 26 日，復旦大學公共衛生學院粟碩教授團隊（在讀博士生石宇旗、李昱星為論文共同第一作者）在國際頂尖學術期刊 Cell 上發表了題為：Extensive cross-species transmission of pathogens and antibiotic resistance genes in mammals neglected by public health surveillance 的研究論文。據悉，這是復旦大學公共衛生學院首次作為主要完成單位在 Cell 期刊發表研究成果。

該研究基于多學科交叉方法，首次大規模系統刻畫了哺乳動物微生物組的高分辨率圖譜，并解析抗生素耐藥基因（ARG）的跨宿主分布模式，為微生物組學研究提供全新的技術框架和認知深度，也為公共衛生防控提供重要理論支撐和新視角。

哺乳動物體內的微生物組包含大量未報道的基因組序列，但技術限制長期阻礙了對其完整多樣性和精細結構的解析，包括低豐度微生物難以檢測、物種注釋不完整，以及研究分辨率多停留在屬或種水平，難以實現菌株和基因層面的系統分析。

為突破這些限制，研究團隊構建了兩大創新體系：

一是交叉多組學高分辨率解析體系，融合多組學測序、基因組重構、新物種劃分及同源菌株追蹤，不僅提升了低豐度和新型微生物的檢出率，還將解析分辨率拓展至菌株水平，實現對微生物組多樣性和關聯模式的精細描繪；

二是抗生素耐藥基因-可移動遺傳元件（ARG–MGE）高精度注釋體系，通過多數據庫交叉驗證和聯合分析，實現耐藥基因精細分類與跨宿主共享模式的繪制，為微生物組功能研究提供量化工具。

在此框架下，研究團隊共鑒定出 7000 余種此前未報道的新細菌物種（基因組序列），顯著擴展了哺乳動物微生物多樣性圖譜；并發現細菌菌株在不同宿主、地理區域及生活方式間廣泛共享，提示其具備跨宿主傳播潛力。在耐藥性方面，研究共檢測到 521 種抗生素耐藥基因（ARG），涉及 13 類抗生素。通過高分辨率精細注釋，進一步識別出 270 種關鍵 ARG 亞型，157 種重要 ARG 在人類與哺乳動物微生物組間高度同源，部分 ARG（例如 tet(X)、cfr(C) 和qnrS1）在哺乳動物微生物組中高頻出現。這揭示了耐藥基因在微生物組中的分布特征，并豐富了對微生物功能多樣性的理解。

圖1：哺乳動物的高分辨率微生物組

圖2：哺乳動物攜帶的重要ARG的多樣性和可轉移性

總的來說，該研究首次大規模繪制哺乳動物高分辨率微生物與耐藥基因圖譜，系統描繪了微生物組“暗物質”及其跨宿主共享模式，展示了交叉多組學技術在探索微生物組未知多樣性和深度方面的潛力。成果推動了微生物組學的深入研究，并為后續微生物生態、功能及演進提供了重要基礎和技術參考。

復旦大學公共衛生學院粟碩教授為論文獨立通訊作者，在讀博士研究生石宇旗、李昱星（年僅23歲）等為論文共同第一作者，中國科學院微生物研究所國家杰青畢玉海研究員等人為論文合作者并提供重要支持。該研究得到了上海市優秀學術帶頭人項目等項目資助。