对于研究人员来说，作为共生体或寄生虫生活在动物宿主体内的细菌的迷人世界仍然是一个谜。在ManuelLiebeke教授博士的领导下，基尔大学(CAU)和不莱梅马克斯·普朗克海洋微生物学研究所正在通过研究微生物与其宿主之间的相互作用来为解决这一难题做出贡献。然而，人们对细菌在自然环境中的作用缺乏了解。

通常，细菌无法在实验室中培养，研究人员必须依靠从环境样本中获得的细菌基因组信息来获得有关微生物代谢的理论见解。然而，人们对它们在自然环境中的行为缺乏了解。为了解决这个难题，科学家们开始研究细菌的代谢组——与细菌新陈代谢有关的一切，包括糖或脂肪等代谢物。

在一项开创性的研究中，Liebeke的团队开发了一种方法来识别单个细菌，同时确定细胞中存在哪些代谢物，而无需在实验室中培养细菌。这种方法使他们能够研究细菌如何作为共生子租户(例如贻贝)生活和生存。该团队在小于一平方毫米的面积上分析了数百种代谢物。九月，基尔和不莱梅的研究人员在《自然协议》上发表了他们的研究结果。

冻结的瞬间可以进行细致的观察

“可以说，我们创建了细菌工作的快照，就像它们在自然环境中一样活跃，特别是在动物细胞内，”利贝克解释道。“我们可以以几微米的令人印象深刻的分辨率来做到这一点，大约比人类头发细十倍。”

该方法的一个特点是使用速冻组织，该组织被切成薄片。然后，研究人员使用一种称为MALDI-MS成像的特殊质谱技术来创建细胞中化合物的快照。

然而，只有知道哪些细菌产生或使用代谢物，才能从代谢物的图像中得出正确的结论。为了解决这个问题，研究人员还使用荧光原位杂交(FISH)来识别和定位样品中的单个细菌细胞。

“将这种方法应用于宿主微生物群落将为我们提供关于生物体之间化学通讯的许多令人兴奋的新见解，”马克斯·普朗克海洋微生物学研究所的帕特里克·布尔索(PatricBourceau)说，他是为应用该方法而开发的协议的主要作者。

这项工作为研究细菌及其与宿主的相互作用打开了新的大门。此外，这里介绍的方法还为未来提供了有前景的潜在应用：Liebeke在不莱梅马克斯普朗克研究所开发的CAU新工作组现在正在使用它来研究人类肠道微生物组及其对新陈代谢的影响。例如，这可以帮助我们更好地了解炎症性肠病。随着详细方案的发布，该技术的应用现已向世界各地的其他研究人员开放。

总之，应用显微镜和代谢组学(致力于研究代谢物的研究领域)提供了对宿主-微生物相互作用的功能和化学生态学的见解。MALDI-MSI技术的稳步进步使得展示微生物菌落、生物膜、单个真核细胞，甚至细菌微菌落成为可能。如今，MALDI-MSI技术即将能够提供单个细菌细胞的图像。这里提出的协议构成了分析和理解精确到微米的代谢相互作用的基础。

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