因此,2014年起,德利斯特恩与班代拉实验室的研究生王明迅(音,Mingxun Wang)开始尝试众包注释。他们建立了一个网站,取名为“全球天然产物分子互作网络”(https://gnps.ucsd.edu/ProteoSAFe/static/gnps-splash.jsp)作为数据库和数据分析工具,使得研究人员们能够揭示相关分子物质的关系、将相似分子归类并比较数据库。“他建立的这个网站给这一领域的发展带来了巨大帮助。”扬松说道。
团队合作
德利斯特恩成功的关键因素之一就是他的合作精神。微生物组DNA及RNA测序专家罗布·奈特(Rob Knight)就和德利斯特恩在同一栋建筑里工作,他们将测序与质谱技术相结合来进行研究。去年,德利斯特恩实验室的一位博士后阿米娜·布斯利玛尼(Amina Bouslimani)在一位男性志愿者和一位女性志愿者身上选取400个点进行采样,并将实验重复了两次。一组样品送往奈特实验室进行微生物测序,另一组样品则通过质谱仪来鉴定与微生物共存的天然及人工的化学物质。
实验要求志愿者在采样前三天禁止洗澡或使用化妆品,可样品中仍有上百种微生物的化学特征被美容产品和卫生用品中的化学物质遮盖掉了。不过研究人员仍旧发现了微生物群落与局部化学物质之间的一致性:比如说,女性阴道部位的细菌就与炎症分子有关。德利斯特恩表示,这样的联系可用来判断微生物-寄主互作的假说。
布斯利玛尼目前正在分析来自志愿者手部及手机等个人用品上的样品。这项目前还未发表的工作显示,人们会在接触过的物体上留下独特而恒久的化学标记——就像德利斯特恩办公室的那副图像一样。
阿米娜和德利斯特恩认为,这一发现可以在司法科学上有所应用。采自嫌疑人皮肤的样品可用来分析其化学特征是否与犯罪现场相符。在缺乏DNA或指纹证据的情况下,罪犯留下的化学物质也可以提供生活档案:他们用过的物品以及身上携带的微生物都可以合成画像。“或许这些化学特征能够帮助调查者缩小搜查范围。”布斯利玛尼说道。
去年,德利斯特恩与纽约大学的微生物学家玛利亚·多明戈斯-贝略(Maria Dominguez-Bello)等人合作,想要了解人类在不穿戴服饰的情况下皮肤情况及其微生物多样性。他们从巴西玛瑙斯、坦桑尼亚哈扎等偏远部落的居民身上采集了样品,并将其与采集地点附近非部落居民的样品相比较。利用德利斯特恩的质谱技术,他们发现部落居民的微生物群落及皮肤化学物质的多样性要高于生活方式较为现代的非部落居民。德利斯特恩说,目前正在进行的工作也有一些惊人的结果:巴西某一村庄的居民皮肤上具有多种药物分子,这说明他们与外来者的接触要比之前预测的多。
德利斯特恩表示,这项技术也可以应用于改善海洋生态环境,或者提高农业效率,以减少温室气体排放。提到这些想法时,他整个人身体前倾,表现得十分激动。但问及他下一步将选择什么样的研究课题时,他首先提到的还是人类健康。“对我们而言,这是显而易见又直截了当的——我们首先还是想要帮助病人。”他说。
德利斯特恩与奈特,还有UCSD的成人囊性纤维化门诊主任道格·康拉德(Doug Conrad)等人合作发展了快速微生物诊断测试手段。囊性纤维化会引起肺部粘液的堆积,从而受到细菌周期性的感染。这种感染需要抗生素的积极治疗——但有时候细菌会产生抗药性。德利斯特恩及其同事通过分析来自囊性纤维化患者的粘液样品得到的质谱结果数据,鉴定到了未被标准医药技术发现过的微生物群落。
今年刚刚加入德利斯特恩实验室的博士后路易斯-菲利克斯(Louis-Félix Nothias-Scaglia)目前正在分析牛皮癣患者的皮肤,而牛皮癣通常被认为是免疫系统过度活跃引起的。如果能够在患者皮肤上发现健康皮肤中不存在的某种细菌产生的分子物质,路易斯-菲利克斯解释道,那么就有可能用于开发治疗或者甚至预防牛皮癣的药物。这样的话,利用微生物的改变来预测牛皮癣的发生,就能令患者减少免疫抑制药物的使用。
将这种数据密集型的技术应用到标准的实验室测试中又将是一个挑战。“肯定会有人说这太复杂了,不可能推广开来。”康拉德说。“在某种程度上,我能理解这种看法。但我们现在的发展势头不错,继续按照目前的方法做下去或许就能得到不错的结果。”
但德利斯特恩想要的不仅仅是维持现状继续做下去,他想要改变目前的状况,尤其是正在蓬勃发展的微生物组学研究领域。他认为学科发展就是要经历不同的阶段:第一阶段注重于微生物的鉴定,而第二阶段就是利用质谱等技术探明这些微生物究竟在干什么。
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