Cell Rep | 李明錕團隊揭示上呼吸道微生物組存在晝夜節律

上呼吸道微生物組被認為是人體呼吸道健康的“守門人”，在防止病原體入侵、調節宿主免疫及影響呼吸道疾病發展中發揮著重要作用。盡管口咽拭子在臨床病原檢測中被廣泛使用，但由于缺乏對呼吸道微生物組短期時間動態的了解，采樣時間這一變量往往被忽視，從而在分析中可能引入假陽性結果。

近日，國家生物信息中心李明錕團隊在Cell Reports期刊上發表了題為Extensive individual and microorganism-specific circadian oscillations of the upper respiratory tract microbiome的研究論文。該研究揭示了上呼吸道微生物組存在晝夜節律現象，證實規范采樣時間能夠大幅降低微生物組研究的假陽性，為提高呼吸道微生物組研究的準確性和可重復性提供了重要的時間框架。

研究團隊招募了22名健康成年人，在48小時內以4小時為時間間隔，連續采集了口咽拭子和配對的唾液樣本，進行了宏基因組測序和細菌絕對定量。研究發現，口咽微生物的組成和生物量存在顯著的24小時周期節律變化，20%的微生物表現出晝夜節律特征。節律物種主要呈現兩種振蕩模式：“早峰型（morning-peak）”和“晚峰型（evening-peak）”。微生物的節律模式受自身表型和宿主特征共同影響，尤其與微生物對氧氣和營養的需求密切相關。偏好厭氧環境的微生物（如 Prevotella spp.）表現為“早峰型”振蕩模式，而需氧微生物（如 Streptococcus spp.）則在晚間達到高峰。回歸分析表明，宿主特征在塑造微生物節律方面的貢獻大于微生物表型，研究發現兩位參與者的節律菌和其他參與者表現出了完全相反的振蕩模式，這可能與宿主的飲食、睡眠等生活習慣密切相關。宏基因組功能通路分析揭示了參與methionine等氨基酸生物合成的代謝通路同樣具有顯著的晝夜節律波動，提示呼吸道微生物可能借此參與宿主時鐘調控。此外，研究還比較了解剖學上相鄰的口腔（唾液）和口咽部微生物的節律模式，發現盡管兩者共享極高比例的微生物物種，卻表現出不同的節律行為，這突出了局部微環境對微生物時間動態的塑造作用。

該研究明確了規范樣本采集時間的重要性。研究證實，因采樣時間不同所引起的個體內部微生物組成差異有時甚至會超過個體間差異，如果在微生物組差異分析中不考慮時間因素，將會產生大量的假陽性差異物種。通過對不同采樣時間的評估，研究團隊發現在上午09:00采集的樣本個體內的變異性最小，重現性最高。綜上所述，該研究填補了上呼吸道微生物組短期穩定性領域的空白，證明了微生物在時間維度上處于高度動態的規律變化當中，為挖掘呼吸道生物標志物及開展臨床診斷提供了關鍵參數。

國家生物信息學中心李明錕研究員和張莉副研究員為本文共同通訊作者，博士研究生孫瀟和姜旋為本文共同第一作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117284

李明錕課題組主要從事病原微生物組研究，以“數據 × 知識 ” 驅動病原組學創新，致力于構建基于多維數據與開源知識融合的病原識別與風險評估智能大模型。課題組長期招聘編制內研究人員、博士后及項目聘用人員。歡迎對交叉學科研究充滿熱情、勇于在實踐中不斷提升自我的同學加入，共同開展前沿探索與創新研究 。

制版人：十一

BioArt

Med

Plants

人才招聘

學術合作組織

（*排名不分先后）

轉載須知

【非原創文章】本文著作權歸文章作者所有，歡迎個人轉發分享，未經作者的允許禁止轉載，作者擁有所有法定權利，違者必究。