Cell Host & Microbe｜王永成/丁佩惠团队利用单细菌测序解析龈下菌功能

牙周炎是一种常见慢性炎症性疾病，也是成年人牙齿缺失的主要原因之一。持续的低度炎症不仅破坏牙周组织，还与心血管疾病、糖尿病等全身性疾病密切相关。作为典型的微生物驱动疾病，其发生发展依赖于龈下复杂微生物群落。过去研究多依赖宏基因组或宏转录组技术，能够描述“哪些细菌增多或减少”，却难以回答一个更关键的问题：在炎症微环境中，每一个细菌究竟在做什么。

为揭开这一微生态层面的“功能黑箱”，浙江大学良渚实验室王永成团队联合浙江大学医学院附属口腔医院丁佩惠团队以及M20 Genomics公司，于2026年2月19日在Cell Host & Microbe发表研究论文“Single-cell profiling of the subgingival bacteria reveals transcriptional heterogeneity and niche-specific programs”。团队前期开发了高通量单细菌RNA测序技术smRandom-seq (Nature Communications, 2023; Nature Protocols, 2025)，并应用于解析人肠道菌群与牛瘤胃菌群功能异质性(Nature Microbiology, 2024; Protein & Cell, 2024; iMeta, 2025)。本研究进一步针对临床口腔龈下样本菌量低、宿主污染高等特点优化了单细菌RNA测序技术，首次绘制健康与牙周炎状态下的龈下菌功能图谱。研究共分析16份龈下样本，获得133,458个单细菌、覆盖285个物种，鉴定出57个核心活跃物种，并将其归纳为8类稳定存在的功能簇，从单细菌分辨率刻画了龈下菌的功能组织结构。

借助这一“单细菌视角”，研究团队发现不同物种在健康与疾病环境下呈现出清晰的差异化适应策略：Neisseria elongata作为健康口腔中的优势共生菌，在转入厌氧炎症环境时整体生存状态受到抑制，尤其蛋白翻译相关功能明显下降。Porphyromonas gingivalis在健康状态下亚群主要富集于氧化应激相关转录程序，而在牙周炎中其功能谱明显拓展，涉及信号转导、蛋白水解及厌氧呼吸等通路；Prevotella intermedia在特定亚群中表现出突出的蛋白水解表达，并在牙周炎中明显扩张。与此同时，在氨基酸代谢层面，Treponema denticola富集肽转运及精氨酸脱亚氨酶与甘氨酸代谢，而P. gingivalis更偏向精氨酸脱羧与蛋白降解途径，整体指向其利用宿主蛋白并形成潜在促炎代谢环境的能力。

综上，牙周炎并非单纯的“菌种增减”，而是龈下菌群在功能层面的系统性重构。单细菌图谱显示，同一物种内部存在稳定功能亚群，并在炎症压力下选择性扩张，使致病相关程序即使在丰度变化有限时仍可持续维持促炎生态。由此，单细菌 RNA 测序为评估治疗对微生物功能状态的真实影响提供了新尺度，也为靶向功能亚群的精准干预奠定基础。

原文链接：https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00042-9