內(nèi)源性代謝物檢測(cè)方法及應(yīng)用

圖 1. 來(lái)源于體液和細(xì)胞的代謝物^[2]

表面增強(qiáng)拉曼光譜 (SERS) 是一種超靈敏和高度特異的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，得益于拉曼光譜的分子“指紋”和等離子體納米材料的巨大信號(hào)增強(qiáng) (低至單分子水平) 。拉曼光譜作為光與樣品相互作用時(shí)發(fā)射的非彈性部分，顯示出指紋特征和窄帶寬的高度特異性。它可以揭示分子振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和過(guò)渡信息，換言之，可以反應(yīng)分子的結(jié)構(gòu)信息。在一些特殊的材料表面，分子的拉曼散射光譜強(qiáng)度能得到非常顯著的增強(qiáng)。這種散射光譜的增強(qiáng)使人們可以更加容易的利用拉曼光譜進(jìn)行樣品的分析。作為一種新興的代謝產(chǎn)物檢測(cè)方法，SERS 已通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的底物制備和檢測(cè)程序開(kāi)發(fā) (圖 2)^[2]。

圖 2. 表面增強(qiáng)拉曼光譜 (SERS) 對(duì)代謝物的檢測(cè)流程[2]

表 1. MS, NMR 和 SERS 對(duì)代謝物檢測(cè)的比較^[6]

疾病會(huì)使體內(nèi)的生理過(guò)程發(fā)生變化，進(jìn)而引起體內(nèi)代謝物的改變。對(duì)機(jī)體的代謝物進(jìn)行定性和定量分析，可以找到疾病的標(biāo)記物，進(jìn)而可能用于疾病的診斷，對(duì)于早期診斷疾病具有重要意義。

早期癌癥檢測(cè)大大增加了成功治療的機(jī)會(huì)，但對(duì)包括肺腺癌 (LA) 在內(nèi)的一些腫瘤的可用診斷方法有限。對(duì)于大規(guī)模臨床應(yīng)用而言，理想的 LA 早期診斷必須解決快速檢測(cè)、低侵襲性和高度的可操作性。有研究者通過(guò)優(yōu)化的鐵粒子輔助激光解吸/電離質(zhì)譜 (LDI-MS) 方法對(duì)早期肺癌患者 (n=200)、健康對(duì)照 (n=200)、其它肺癌 (n=36) 以及肺良性疾病 (n=45) 的 481 份人血清樣本進(jìn)行代謝組學(xué)分析，然后通過(guò)儀器模擬算法，確定了一個(gè)由七種代謝產(chǎn)物和相關(guān)途徑組成的生物標(biāo)志物組，以區(qū)分早期 LA 和對(duì)照組 (p<0.05)，對(duì)于早期診斷 LA 有重要意義^[5]。

圖 3. 對(duì)血液的代謝組學(xué)分析^[5]

此外還有，美國(guó)康奈爾大學(xué)營(yíng)養(yǎng)科學(xué)部 Patrick J. Stover 教授設(shè)計(jì)了一項(xiàng)針對(duì)大學(xué)新生的為期 9 個(gè)月的前瞻性研究 (n=264) 來(lái)探索年輕人代謝組與突發(fā)性肥胖增加的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)戊糖磷酸途徑代謝產(chǎn)物赤蘚糖醇，可能是當(dāng)代大學(xué)生腹型肥胖的潛在生物標(biāo)記物^[7]。

除了應(yīng)用于疾病診斷，內(nèi)源性代謝物本身在體內(nèi)還發(fā)揮著重要作用。許多疾病與內(nèi)源性代謝物的改變有關(guān)，可以從內(nèi)源性代謝物著手研究尋找治療疾病的藥物，為新藥研究提供新的方法。

在癌癥治療方面，內(nèi)源性代謝物也可提供新的思路。有研究表明，細(xì)胞中正常產(chǎn)生的許多代謝產(chǎn)物可能具有高度毒性，如含有反應(yīng)性基團(tuán)的代謝產(chǎn)物 (如 methylglyoxal, 4-hydroxynonenal, and glutaconyl-CoA) 或充當(dāng)與其他代謝產(chǎn)物競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)似物的代謝產(chǎn)物 (如deoxyuridine triphosphate and l-2-hydroxyglutarate)。如果代謝途徑含有有毒的中間體，那么我們可以通過(guò)靶向下游酶來(lái)誘導(dǎo)有毒中間體的積聚并毒害癌細(xì)胞^[8]。

綜上所述，內(nèi)源性代謝物除了在體內(nèi)作為功能小分子存在外，還在疾病診斷和疾病治療方面發(fā)揮著越來(lái)越多的作用，相信內(nèi)源性代謝物在不久的將來(lái)還可應(yīng)用于更多的領(lǐng)域 (比如中醫(yī)藥現(xiàn)代化領(lǐng)域等)，將發(fā)揮更多更廣的作用。

參考文獻(xiàn)