在國家自然科學基金項目(批準號：81274175，31670031 )等資助下，上海交通大學呂海濤課題組，整合運用精準靶向代謝組學和遺傳學整合策略(Precision-Targeted Metabolomics combined with genetic method)、結合電鏡表型分析(Imaging visualization)，從小分子代謝角度，在大腸桿菌生物膜體系當中精準發現和驗證若干具有調控生物膜形成的功能代謝產物，并初步闡明鐵載體生物合成介導的鐵離子調控功能代謝物表達，進而影響生物膜形成的代謝機理。研究成果以“基于質譜的靶向代謝組學精準表征調控大腸桿菌生物膜形成的新功能代謝物”(Mass spectrometry based targeted metabolomics precisely characterized new functional metabolites that regulate biofilm formation in Escherichia coli)為題，于2020年12月26日在線發表于《分析化學學報》(Analytica Chimica Acta)。

　　生物膜(Biofilms)是由微生物形成的一種被膜組織，是微生物為抵抗外界脅迫條件而維持生存的特殊膜組織。生物膜的形成直接造成臨床上90%以上抗生素耐藥的發生，也關聯腫瘤、糖尿病和神經系統疾病等耐藥的發生(病灶處由于細菌感染形成生物膜)。此外，生物膜的形成對多個行業都產生巨大的危害，如金屬精密儀器腐蝕，水環境污染，食品污染等。總之，微生物生物膜的形成，具有巨大的危害。盡管科學界進行半個世紀的研究探索，鑒于其形成的分子機理非常復雜，目前仍尚未系統解析，因而缺乏有效的策略清除不同領域生物膜的形成，抑制其毒副作用和危害的產生。本研究首次利用課題組新開發建立的精準靶向代謝組學方法，系統研究鐵離子動態調控大腸桿菌生物膜形成的代謝規律，以及其與大腸桿菌鐵載體生物合成的互作關系。研究結果證實，鐵載體能夠介導鐵離子的跨膜轉運和生物利用，進而調控微生物細胞內五個功能代謝物的生物合成和表達，這些功能代謝產物能夠有效調控生物膜的形成和解離 (圖1)。
 

　　本研究首次從功能代謝角度發現和表征微生物生物膜的形成的代謝調控規律，為未來從功能代謝物與鐵離子/鐵載體的互作角度，設計全新策略清除生物膜的形成，徹底解決上述不同生命科學領域與生物膜相關的有害挑戰，提供重要科學基礎。