同位素的物理性質(zhì)及蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用
Isotope 的發(fā)現(xiàn)及定義
英國化學(xué)家索迪，第一個提出同位素概念的人。同位素 (Isotope)：是指具有相同原子序數(shù)但質(zhì)量數(shù) (或中子數(shù)) 不同的核素。如：
·氫 (1H)，氘 (2H, D)，氚 (3H, T)
·碳 (12C)，(13C)，(14C)
·氮 (14N)，(15N)
·氧 (16O)，(17O)，(18O)
·氟 (18F)，(19F)
圖 1. 氫的同位素原子示意圖
Isotope 的分類
同位素類產(chǎn)品，根據(jù)其穩(wěn)定性和放射性的物理性質(zhì)，可以分為以下兩種：穩(wěn)定同位素 (Stable isotope)：是指化學(xué)元素中，不發(fā)生放射性衰變或不易發(fā)生放射性衰變的同位素，穩(wěn)定同位素即使會發(fā)生衰變，因半衰期太長而無法測量出。
放射性同位素 (Radioactive isotope)：是指原子核不穩(wěn)定、具有放射性的核素。放射性同位素會進(jìn)行放射性衰變，從而放射出伽瑪射線和次原子粒子。若某元素的所有同位素都具有放射性，則該元素會被稱為放射性元素，例如鈾、鐳和氡等。
放射性同位素產(chǎn)品對人體有一定的危害，但穩(wěn)定同位產(chǎn)品的保存和應(yīng)用更方便，也更受科研者們的喜愛。
同位素產(chǎn)品的應(yīng)用
■ 氘代藥物 (Deuterated Reagents for Pharmaceuticals)
圖 2. 氘代示意圖
理論上，在小分子中加入“Deuterium”可以使藥物作用持續(xù)時間更長，可改善藥物本身的藥代動力學(xué)和毒性特征。
例如：Deutetrabenazine (氘丁苯那嗪)是全球一個獲批的氘代藥物，用于治療與亨廷頓病有關(guān)的舞蹈病及成人遲發(fā)性運(yùn)動障礙。與 Tetrabenazine 相比，氘丁苯那嗪表現(xiàn)出良好的藥代動力學(xué)曲線，并顯示出對亨廷頓舞蹈病 (HD) 和成人遲發(fā)性運(yùn)動障礙患者的有效性和可接受的安全性和耐受性。
■ 代謝研究 (Metabolic Research)
通過質(zhì)譜測定，跟蹤穩(wěn)定同位素示蹤劑的代謝物標(biāo)記可以揭示其代謝途徑。
G. D. Marijn Veerman 等人，用 100 ng/mL 的含氘同位素 (afatinib-d6, crizotinib -d5 and erlotinib-d6) 產(chǎn)品做內(nèi)標(biāo)，僅在 5 分鐘時間就可以測定人血漿中所有化合物 (如 Afatinib，Alectinib，Crizotinib 和 Osimertinib) 的濃度范圍，該方法有潛力用于臨床前的藥代動力學(xué)研究。
圖 4. 人血漿中的化合物的測定[3]
■ 蛋白質(zhì)組學(xué) (Proteomics)
在許多疾病的發(fā)展進(jìn)程中(如癌癥)，常伴隨著某些蛋白質(zhì)的表達(dá)異常。蛋白質(zhì)組學(xué)就是把一個基因組表達(dá)的全部蛋白質(zhì)或一個復(fù)雜的混合體系中所有的蛋白質(zhì)進(jìn)行精確的定量和鑒定。穩(wěn)定同位素標(biāo)記的方法，可以量化樣品中的蛋白質(zhì)濃度差異。因此同位素標(biāo)記可用于對癌癥生物標(biāo)志物檢測、鑒定和驗證等。
■ 糖組學(xué) (Glycomics)
大多數(shù)核蛋白、膜結(jié)合蛋白和分泌蛋白等重要蛋白是糖基化的，用同位素標(biāo)記糖可以讓聚糖的細(xì)微變化可視化，可以比較每個生物樣品中的精細(xì)結(jié)構(gòu)。以 Comparative glycomics using a tetraplex stable-isotope coded tag 一文為例， Michael J. Bowman 等人使用四重穩(wěn)定同位素編碼標(biāo)簽，通過正相毛細(xì)管 LC-MS 和納噴霧質(zhì)譜，可直接在四個樣品中直接比較其多糖組成。這證明了穩(wěn)定同位素標(biāo)記方法對于高質(zhì)量的糖組學(xué)組成譜和精細(xì)結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用價值。
圖 5. 穩(wěn)定同位素標(biāo)記檢測糖組分[5]
MCE Isotope-Labeled compounds 包含的兄弟姐妹
圖 6. MCE 氘代產(chǎn)品的主要類型
MCE 同位素類的產(chǎn)品主要包含 2H (D)，13C，15N，18O，19F 等一系列穩(wěn)定同位素類產(chǎn)品，此類產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，易于保存和運(yùn)輸。目前 MCE 已有 300+ 同位素產(chǎn)品在線。
圖 7. 部分氘代物產(chǎn)品
除了我們目前已經(jīng)有的產(chǎn)品，MCE 還提供同位素類產(chǎn)品的定制服務(wù)，滿足您不同的科研需求。我們有經(jīng)驗豐富的科研團(tuán)隊，可以根據(jù)您的要求定制合成您所需的同位素類產(chǎn)品。
| 相關(guān)產(chǎn)品 |
| D8 MMAE 氘代標(biāo)記的 MMAE。MMAE 是一種 tubulin 抑制劑，抑制有絲分裂。 |
| Alfacalcidol D6 氘代的 Alfacalcidol，是一種非選擇性的 VDR 活化劑。 |
| Calcitriol D6 Calcitriol D6 是骨化三醇的含 Deuterium 形式，氘代物。 |
| Tetrabenazine D6 Tetrabenazine 的氘代物，可用于 Tetrabenazine 的定量檢測。 |
| Dapoxetine D7 hydrochloride Dapoxetine hydrochloride 的氘代物。Dapoxetine 是一種選擇性血清素再攝取 (serotonin reuptake) 抑制劑 (SSRI)。 |
| Nepafenac D5 Nepafenac 的氘代物。Nepafenac 是選擇性的 COX2 的抑制劑。 |
| Ibrutinib D5 Ibrutinib 的一種氘代化合物。Ibrutinib 是不可逆的 Btk 抑制劑。 |
| Gefitinib D8 是 Gefitinib 的氘代物。Gefitinib 一種有效的 (EGFR) 抑制劑，可用于癌癥的相關(guān)研究。 |
參考文獻(xiàn)
1. Charles Schmidt, et al. First deuterated drug approved. Nat Biotechnol. 2017 Jun 7;35(6):493-494.
2. Cholsoon Jang, et al. Metabolomics and Isotope Tracing. Cell, 2018, May 3; 173: 823-837.
3. G.D. Marijn Veerman, et al. Quantification of afatinib, alectinib, crizotinib and osimertinib in human plasma by liquid chromatography/triple-quadrupole mass spectrometry; focusing on the stability of osimertinib. J Chromatoger B.; 2019, 1113; 37-44.
4. Hannah N. Miles，et al. Recent developments and applications of quantitative proteomics strategies for high-throughput biomolecular analyses in cancer research . RSC Chem. Biol., 2021, 2, 1050-1072.
5. Michael J. Bowman, et al. Comparative Glycomics Using a Tetraplex Stable-Isotope Coded Tag. Anal. Chem. 2010, 82, 3023–3031
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同位素
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