隨著工業化和城市化的快速發展，全球各大城市都受到廣泛而強烈的空氣顆粒物（PM）污染事件的影響，這些對人類健康具有潛在威脅。雖然空氣顆粒物的理化性質已得到廣泛研究，但其相關的微生物群落仍未充分探索。同濟大學附屬第十人民醫院秦楠研究員與清華大學朱聽教授、加州大學圣地亞哥分校Jack A. Gilbert教授合作，對2012年10月至2013年3月（覆蓋幾次嚴重霧霾事件）北京空氣微小顆粒微生物群落進行研究。通過宏基因組測序技術，揭示了PM2.5和PM10的兩組樣本微生物菌群、病毒和抗性基因的多樣性。近日該成果發表在開放獲取期刊Genome Biology 上。

近年來，空氣顆粒物DNA提取和宏基因組文庫制備方面取得的研究進展，使得鳥槍法宏基因組測序分析可用于低生物量環境樣本。空氣微生物暴露已確定能夠抵抗和加劇某些疾病的發生。先前已有對北京空氣顆粒物微生物特征分析的短期研究，但不足以充分觀察該復雜微生物系統的縱向變化。了解城市空氣中微生物和功能多樣性，特別是在霧霾事件期間，將有助于我們了解與微生物相關的潛在健康影響。

本研究中，研究人員采用鳥槍法宏基因組測序技術，對2012年10月至2013年3月期間，來自北京的106個空氣PM樣本進行了分析，該時期出現了幾個破紀錄的霧霾事件，同時呼吸系統疾病發病率極高。研究發現，盡管存在相當長的時間變化，但PM2.5和PM10之間的微生物組成和功能潛能是保守的。隨著空氣污染水平的增長，潛在病原體載量（如銅綠假單胞菌、嗜麥芽窄食單胞菌、禽皰疹病毒等）和抗生素耐藥性增加；嚴重的霧霾事件提升了人在病原菌及抗性基因環境下的暴露程度。此外，空氣顆粒物還含有若干攜帶抗性基因的細菌，抗性基因攜帶可移動遺傳元件，可能存在水平基因轉移。許多微生物在不同空氣質量指數的樣本中變化明顯，并受顆粒物大小影響；PM2.5顆粒與PM10顆粒微生物群落的差異可能源于顆粒直徑不同，PM2.5顆粒與細菌大小相似，而PM10顆粒與真菌大小相似。這些發現將有助于我們更好地理解依賴顆粒物大小的微生物動力學。同時，空氣顆粒物也促進了短暫的微生物互作，且可能支撐大量的胞外DNA及死亡微生物，使得對微生物群落動態變化過程的解釋更加復雜。

空氣顆粒物相關微生物對人類健康的影響尚需進一步研究。通過空氣傳播的病原微生物，及由此產生的感染風險，可以使用宏基因組學量化，但須以當地流行病學情況為前提。對空氣中微生物的常規監測和定量分析，可為未來風險事件的回顧性研究提供了可能。

本研究系統探究了空氣中的顆粒物可容納豐富且動態的微生物，包括與潛在健康問題相關的一系列微生物。為城市空氣顆粒物相關微生物來源于潛在環境及哺乳動物提供了更多的證據；并從微生物角度解釋了，不同空氣污染水平與潛在健康風險相關。(生物谷Bioon.com）

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