人體由人體細胞和人體微生物（主要為人體細菌）組成。每個人體内含有約1014個細菌、300-500個菌種和數百萬個細菌基因，遠遠超過人體細胞數量、細胞種類和基因數量。人體微生物在人體内發揮什麼功能？這一直是學術界在思考和研究的科學問題。
6月14日，複旦大學生物醫學研究院和複旦大學附屬兒科醫院雙聘PI陳海威博士在《細胞》（Cell）發表了題為“Highly multiplexed bioactivity screening reveals human and microbiota metabolome-GPCRome interactions”的論文（陳海威博士為第一作者兼共同通訊作者，耶魯大學醫學院Noah Palm為通訊作者），該研究結合條形碼技術和下一代基因測序技術，将PRESTO-Tango技術更新為PRESTO-Salsa篩選平台（Parallel Receptor-ome Expression and Screening via Transcriptional Output-Salsa），在（96孔闆）單孔中內建314個GPCR報告細胞系，用于“一對多”功能篩選。
陳海威早前從“反向遺傳學”角度來思考人體微生物的功能（從“人體微生物”到“疾病”），結合GPCR在調控宿主生理和病理活動中的重要性,以宿主GPCR的活化為切入點，鑒定出人體腸道細菌可以分泌活性小分子代謝物（如組胺、苯乙胺、苯丙胺酸等），通過激活宿主GPCR（如組胺受體、多巴胺受體、GPR56/GPR97等）來調節其生理和病理活動，相關工作于2019年發表在《細胞》（Cell）上。
近幾年，随着體外厭氧培養技術和培養基配方的改善，目前通過體外厭氧培養獲得的人體腸道細菌菌株接近30000株。但是GPCR領域的PRESTO-Tango技術是低通量功能性篩選平台，僅适合對約100個樣品（對314個GPCR）進行“一對一”功能性篩選。是以，如何對數萬種人體細菌菌株的培養上清和數十萬個人體小分子代謝物（對314個GPCR）進行功能性篩選，已經成為技術瓶頸，阻礙了學術界對人體微生物（代謝物）功能的深入研究。
PRESTO-Salsa的技術原理是将單個GPCR的活性轉化為一個獨特的mRNA條形碼（圖一B），是以，96孔闆單孔裡的314個GPCR可以轉化為314個mRNA條形碼；基于下一代基因測序對314個mRNA條形碼進行定量，即可計算出單孔裡314個GPCR的活性（圖一C）。
PRESTO-Salsa篩選平台的子產品，技術原理和工作流程
基于PRESTO-Salsa篩選平台，陳海威對1041個人體小分子代謝物和435株人體細菌培養上清進行了功能性篩選，初步繪制了人體/人體細菌代謝物-GPCRome作用圖譜，揭示了：人體小分子代謝物除了主要激活氨類GPCR，也可以激活多肽類GPCR，蛋白類GPCR，黏附類GPCR和孤兒GPCR；部分小分子藥物在GPCR上存在脫靶效應；人體細菌培養上清傾向于激活宿主腎上腺素能受體、多巴胺受體、甲酰肽受體、組胺受體和琥珀酸受體；口腔牙龈卟啉單胞菌分泌的牙龈蛋白酶K通過靶向K290來激活宿主孤兒CD97/ADGRE5。
由于所有的資料已經開源（http://palmlab.shinyapps.io/presto-salsa/），是以該人體/人體細菌代謝物-GPCRome作用圖譜，有助于學術界系統性思考、研究潛在的人體/人體細菌代謝物的作用靶點及功能、小分子藥物副作用的分子機制，為孤兒GPCR内源性配體和生物學功能提供了資料參考。
PRESTO-Salsa和PRESTO-Tango
PRESTO-Salsa技術可對小分子、多肽、蛋白質、細菌培養上清、血清等多種樣品進行活性檢測；相比之前的PRESTO-Tango技術，PRESTO-Salsa技術具有高通量，低樣品量等兩大優點。PRESTO-Salsa篩選平台隻需“一滴血”的樣品量（60微升）即可完成對314個GPCR的功能篩選，是以該技術适合對多種疾病（如自身免疫性疾病、代謝性疾病、惡性惡性良性腫瘤等）樣品量極少的病理樣本（如血清、腦脊液、惡性良性腫瘤組織勻漿等）進行功能性篩選，系統性尋找與多種疾病相關的活性分子或生物标志物（如小分子代謝物、多肽類荷爾蒙、蛋白類趨化因子、自身抗體等），為多種疾病的分子診斷和病理學機制研究提供技術支撐。
原文連結：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.05.024
來 源
生物醫學研究院
組 稿
醫學宣傳部
制 圖
曹丹青
責 編
殷夢昊
編 輯
張欣馳 金嘉怡