室内环境中的致病微生物已成为影响公共健康的关键因素。细胞外囊泡（EVs）被视为介导病原微生物侵染宿主的“远程武器”。前期工作发现病原微生物分泌的EVs在灰尘环境中普遍存在（Environ. Sci. Technol. 2022, 56, 5653-5663）。然而，目前尚不清楚这些环境中病原微生物释放的EVs是否携带大量毒力因子和其他有害物质，继而引发宿主细胞感染和免疫反应的发生和发展，这限制了我们对EVs潜在健康风险的认识。

近日，中国科学院城市环境研究所朱永官团队-崔丽研究组综合应用拉曼光谱、宏基因组和蛋白组测序技术，全面解析了环境中致病菌释放的细胞外囊泡携带的毒力因子、炎症效应以及相关机制。

该工作首先利用宏基因组确认了室内灰尘囊泡中富含大量毒力因子，其中铜绿假单胞菌属是是空气中主要囊泡宿主，其分泌的囊泡携带的毒力因子丰度超过65%，进而构建了EVs-巨噬细胞暴露模型，探究环境中铜绿假单胞菌来源的 EVs 对巨噬细胞的影响，发现EVs在低浓度短时间内即可诱导肺巨噬细胞产生炎症反应。通过进一步创新型地结合拉曼全景式快照和组学深入研究，全方位、多维度探究了EVs引发巨噬细胞炎症反应的机制。拉曼光谱结果显示，在致病菌 EVs 作用下，巨噬细胞蛋白相关拉曼峰变化最大。细胞的代谢模式发生改变；不饱和脂肪酸与总脂肪酸的比例升高，提示细胞耐受性增强。利用蛋白组测序展开进一步分析，发现EVs通过抑制巨噬细胞的碳水化合物代谢和能量代谢，导致代谢重编程和炎症反应的加剧，其中己糖胺生物合成途径和脂肪酸代谢途径在此过程中发挥了关键作用，可作为干预的潜在靶点。本研究综合评估了环境中EVs的健康风险，并通过对EVs作用下巨噬细胞代谢和表型变化的全方位分析，为深入了解微生物与人类健康之间的关系提供新线索，为发展病原微生物防控策略提供新的理论依据。

相关研究成果以Impact of airborne pathogen-derived extracellular vesicles on macrophage revealed by Raman spectroscopy and multi-omics 为题发表在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology上。秦艺菲博士为第一作者，崔丽研究员和黄乾生研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（22176186），中国科学院从0到1原始创新项目（ZDBS-LY-DQC027），国家自然科学基金（32161143016, 42177362, 42250410328），福建省科学技术厅项目(2022T3063)等多个项目的资助。

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拉曼光谱联合多组学全面探究EVs的特征及潜在健康风险