冷泉港会议预告：朱听研究员将与您聊聊雾霾中的微生物

今年9月，以微生物与环境（Microbiology and Enviroment）为主题的冷泉港亚洲学术会议将在中国苏州举办。作为会议的发起人之一，朱听研究员将在会议中发表 “A metagenomic study on the inhalable microorganisms in Beijing’s PM pollutants” 的演讲报告，并与大家分享他的最新研究成果。今天，我们来提前认识一下朱听研究员，并通过2篇代表论文了解他的研究成果。

朱听简介

在享誉全球的美国麻省理工学院获得硕士、博士学位的清华大学生命科学学院朱听研究员，在麻省理工学院学习和工作期间，师从2009年诺贝尔医学奖获得者Jack Shostak教授，主要研究细胞的人工合成和光控药物，并在其研究的领域有着非常深厚的理论功底和学术造诣。朱听博士先后在《美国化学会志》、《酶学方法》等国际顶级期刊发表论文十余篇，并申请美国专利。

教育背景

• 1999.9-2003.1  清华大学工程力学系  学士(提前毕业)
• 2003.9-2005.9  麻省理工学院(MIT)机械工程系  硕士
• 2005.9-2010.6  哈佛-麻省理工健康科学与技术  博士
• 2010.7-2011.9  麻省理工学院(MIT)/哈佛医学院麻省总医院(MGH)  博士后
• 2011.9-至今  清华大学生命科学学员  研究员，博士生导师

研究领域与方向

• 合成生物学(Synthetic biology)、人造细胞
• 新一代高通量DNA测序、宏基因组学
• 高通量DNA测序在癌症(cancer)和传染病等疾病领域中的应用
• 生命的起源、远古生命与极端条件下生命体的发现与测序

代表论文

• Wang Z, Xu W, Liu L*, Zhu TF*. A synthetic molecular system capable of mirror-image genetic replication and transcription. Nature Chem, (2016). (Featured in Nature)
• Jiang W*, Zhu TF*. Targeted isolation and cloning of 100-kb microbial genomic sequences by Cas9-assisted targeting of chromosome segments. Nature Protoc, 11(5):960-975, (2016).
• Jiang W, Zhao X, Gabrieli T, Lou C*, Ebenstein Y*, Zhu TF*. Cas9-Assisted Targeting of CHromosome segments CATCH enables one-step targeted cloning of large gene clusters. Nature Commun, 6:8101, (2015).
• Zheng Y, Kayani M, Zhu TF*. Rapid identification of multi-strain HBV infection in patient by high-throughput DNA sequencing. Quant Bio, 3(2):103-106, (2015).
• Jiang W, Liang P, Wang B, Fang J, Lang J, Tian G, Jiang J, Zhu TF*. Optimized DNA extraction and metagenomic sequencing of airborne microbial communities. Nature Protoc, 10(5):768-779, (2015).
• Cao C, Jiang W, Wang B, Fang J, Lang J, Tian G*, Jiang J*, and Zhu TF*. Inhalable microorganisms in Beijing's PM2.5 and PM10 pollutants during a severe smog event. Environ Sci Technol, 48(3):1499-1507, (2014). (Featured in Nature, Scientific American, Popular Science, The Scientist, Los Angeles Times, and Business Insider)
• Zhu TF, Budin I, Szostak JW*. Preparation of fatty acid micelles. Methods Enzymol, 533:283-288, (2013).
• Zhu TF, Budin I, Szostak JW*. Vesicle extrusion through polycarbonate track-etched membranes using a hand-held mini-extruder. Methods Enzymol, 533:275-282, (2013).
• Zhu TF, Budin I, Szostak JW*. Preparation of fatty acid or phospholipid vesicles by thin-film rehydration. Methods Enzymol, 533:267-274, (2013).
• Zhu TF, Adamala K, Zhang, N, Szostak JW*. Photochemically driven redox chemistry induces protocell membrane pearling and division. Proc Natl Acad Sci USA, 109(25): 9828-9832, (2012).

联系方式

清华大学生命科学学院，生物技术馆4-201北京100084，中国电话: [phone]Email: [e-mail]实验室网站：http://zhulab.life.tsinghua.edu.cn

佳作欣赏

1

空气微生物DNA提取及宏基因组测序方法
Optimized DNA extraction and metagenomic sequencing of airborne microbial communities

研究背景

大气生物圈是一个与其它环境生物圈密切相关、且与人类呼吸系统及皮肤直接作用的重要生物圈。目前宏基因组测序已经被广泛应用于各种环境微生物群落的研究，例如土壤、海洋、沉积物和淡水等。尽管如此，空气中微生物群落宏基因组测序的研究仍然存在技术挑战，部分原因可能是由于空气中悬浮微粒可收集的质量有限，并且其含有的生物量很低。

研究思路与结论

本研究提出了一个优化的方案用于从收集的悬浮微粒中提取数十纳克的微生物基因组DNA。利用改进的测序文库制备方案，这个量对于下游的应用，如宏基因组测序，是非常充足的。

图1. 大气悬浮颗粒样品预处理的工作流程

图2. 悬浮颗粒收集及样品预处理的实验材料

参考文献

Jiang W, Liang P, Wang B, et al. Optimized DNA extraction and metagenomic sequencing of airborne microbial communities[J]. Nature protocols, 2015, 10(5): 768-779.

2

严重雾霾天气中北京PM2.5与PM10污染物中的可吸入微生物Inhalable microorganisms in Beijing's PM2.5 and PM10 pollutants during a severe smog event

研究背景

大气悬浮颗粒物作为影响我国大多数城市空气质量的首要污染物，已逐渐成为全社会关心的影响公共健康的重大问题。雾霾中的悬浮颗粒可为微生物提供附着和生长的栖息地，这些微生物可直接被人体通过呼吸进入呼吸道，从而潜在威胁着人类的健康。雾霾中细颗粒物(Particulate matter, PM)含量高、对人健康危害大，尤其是PM2.5和PM10中的微生物是引起各种过敏和呼吸系统疾病扩散的主因，故研究者针对这两种颗粒物中的微生物展开研究。

研究思路与结论

本研究选取北京雾霾频发且较严重的月份（2013年1月）→以天为单位，收集一段时间内的两种粒径的雾霾→提取其中微生物总基因组DNA→高通量宏基因组测序→分析数据，得到的主要结果有：

1. 在PM2.5和PM10中菌检测到了细菌(Bacteria)、真核微生物(Eukaryota)、古菌(Archaea)和病毒(Viruses)等微生物，其中绝大多数是细菌，其次是真核微生物（图1B）；其中优势细菌/古菌门有：放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和广古菌门(Euryarchaeota)；
2. 雾霾中的微生物（尤其是细菌）可能主要来源于陆地土壤环境（图1D）； 其中绝大多数为非致病性的微生物，但也含有少量致过敏及病原微生物，主要为肺炎双球菌、烟曲霉菌和人类腺病毒C； 
3. 随雾霾中PM物质浓度的增加，其中致过敏及病原相关的微生物的量及其相对比例也随之增加。

图1. 2013年1月北京雾霾中PM2.5和PM10的浓度变化(A)、其中的微生物组成(B)、多样性(C)及其来源的主成分分析(D)

本研究从大气悬浮颗粒物样品中提取微生物DNA并进行宏基因组学分析，首次在“种”的水平上鉴别大气悬浮颗粒物中的微生物组分，发现其中大部分为非致病性微生物，并且有很多可能来自于土壤，但也含有极少量可能致病或致过敏微生物的DNA序列。该结果有望为相关的公共医学、城市规划和雾霾治理等研究提供有用的数据。

参考文献

Cao C, Jiang W, Wang B, et al. Inhalable microorganisms in Beijing’s PM2. 5 and PM10 pollutants during a severe smog event[J]. Environmental science & technology, 2014, 48(3): 1499-1507.

看完朱听研究员的精彩介绍，您是不是更加期待2016冷泉港亚洲学术会议了呢？锐翌基因应邀参加本次会议，我们欢迎您的到来！点击文末的“阅读原文”，可了解会议详情。此外，锐翌基因公众号将陆续发布本次会议的大咖介绍，敬请期待！

会议时间：2016-09-26至2016-09-30会议地点：江苏苏州主办单位：冷泉港亚洲电话：[phone]

邮箱：[e-mail]

会议官网：http://www.csh-asia.net/2016meetings/Microbia.html

来源1：微生物组创新创业者来源2：菌秦

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