能量代谢

北京易科泰生态技术公司动物能量代谢实验室，将于2017年9月15日至19日，举办动物能量代谢宣传推广周活动，期间特邀美国sable systems international公司首席科学家john lighton教授来华做报告和培训。具体活动安排如下：一、2017年9月15日下午动物能量代谢与生理生态研究测量技术报告会报告人：王德华研究员（中科院动物研究所）john lighton博士（美国sable公司首席科学家）等地点：北京师范大学京师大厦二、2017年9月16日参加由中国生态学会动物生态学专业委员会主办、北京师范大学生命科学学院承办的“第七届动物生理生态学学术会议暨孙儒泳院士学术思想研讨会”，john lighton博士将做“constraints and solutions in metabolic measurement”的会议报告三、2017年9月17-18日动物能量代谢测量技术报告与座谈会（根据需求反馈信息确定具体日程）主讲人：john lighton博士四、2017年9月19日活动汇总反馈及后续合作与技术支持安排john lighton教授30多年来致力于动物能量代谢测量技术的研究，先后在 nature、pnas及the journal of experimental biology等世界著名学术期刊上发表了90多篇学术论文，其于2008年编著出版的“measuring metabolic rates: a manual for scientists. oxford university press”一书，截止目前已达5514次引用。作为美国ssi公司（sable systems international）在中国的唯一指定代理和售后服务中心，易科泰生态技术公司从事动物能量代谢仪器技术服务已有十余年，为国内科研院校提供了上百套动物能量代谢仪器设备和相应技术服务，包括大小鼠等实验动物能量代谢与行为观测系统、牛羊等家畜家禽能量代谢测量系统、两爬类能量代谢测量系统、果蝇及昆虫能量代谢测量系统、斑马鱼及水生动物能量代谢与行为观测系统、人类能量代谢测量系统等，应用领域涵盖动物生理生态学研究、生物医学、家畜家禽营养与能量代谢研究、动物遗传与生物技术（能量代谢表型分析）、生态毒理学等，仪器设备采用国际先进的间接测热法（indirect calorimetry），并结合行为观测、环境调控（如温度调控等）、体温心率监测、红外热成像等技术；除实验室测量仪器外，还提供了大量fms、foxbox等便携式能量代谢测量仪器。公司还通过ecolab生态实验室平台，与中科院动物所（动物生理生态与能量代谢）、农科院畜牧所（家禽呼吸代谢）、农科院植保所（蚜虫呼吸代谢）、疾控中心、北京实验动物中心等保持密切合作关系。公司概况：易科泰自02年至今，已走过了15个年头。我们致力于从不同视角，不同尺度，不同技术平台研究测量生态系统结构、功能及其动态变化过程，引进、消化、吸收和创新国际先进生物生态科研技术，致力于植物表型分析技术的研究与开发，实验室植物表型分析平台目前配备有封闭式叶绿素荧光成像系统、便携式叶绿素荧光成像系统、叶绿素荧光仪、藻类荧光仪、植物高光谱仪、光合仪、co2/o2分析仪、植物光合生理生态监测系统、藻类培养与在线监测系统（光养生物反应器）、根系测量仪器等，具备500余平米温室，计划引进大型叶绿素荧光与rgb成像平台。ecolab实验室表型分析平台可以为用户提供作物抗性检测、胁迫生理生态研究检测、植物表型分析、优良品种及遗传育种检测等技术服务，并可承担植物表型分析技术培训、fluorcam叶绿素荧光成像技术培训、植物表型分析实验方案与仪器技术方案设计等，欢迎联系。公司优势：公司技术团队80％以上具备硕士或硕士以上学位，并与中国科学院研究生院、中科院植物研究所、中科院地理科学与资源研究所、中国农科院、中国林科院、中国环科院、中国水科院、清华大学、中国农业大学、北京林业大学、北京大学等建立了长期的技术合作交流关系。

-大鼠气管狭窄对能量代谢和呼吸的影响-关键词：塔望科技，动物能量代谢监测系统，全身体积描记系统，阻塞性睡眠呼吸暂停，气道阻塞，导致内分泌类疾病，肥胖症，糖尿病，代谢类疾病，大小鼠能量代谢监测系统...论文摘要阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)病人，经过治疗后，代谢生理健康还是不能恢复。在成功移除大鼠气管阻塞物（OR）后，维持呼吸稳态的同时，伴随有体温调节和能量代谢的异常。本研究比较了气道阻塞（AO）和轻度气道阻塞（mAO）移除后的呼吸稳态与能量代谢。结果显示，移除气管堵塞物后大鼠进食量永久性增加。同时，血清胃饥饿素、下丘脑促生长素受体1a（GHSR1a)）和磷酸化Akt比率升高。 其中PI3K/Akt 通路与正常代谢密切相关，该通路异常会导致过度肥胖、胰岛素耐受和II型糖尿病。研究表明，为达到代谢健康状态，阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）患者需要终生注重饮食和内分泌健康。实验计划实验结果图A和B气管直径，对照组C：1.81±0.1mm，气道阻塞组AO：1.04±0.1mm，轻度气道阻塞组mAO：1.19±0.12mm，阻塞物移除组OR：1.87±0.11mm图C气道阻力，AO和mAO组气道阻力分别增加71%和35%。图D呼吸频率。图E潮气量。图F分钟通气量，在室内空气呼吸，AO和mAO组分钟通气量分别增加294%和64%，而OR组与对照组没有明显差别。图G二氧化碳敏感性，AO和mAO组二氧化碳敏感性分别增加59%和25.5%，而OR组与对照组没有明显差别。图A，相对对照组，AO、mAO和OR组的进食量分别增加50.9%、20%和10.7%图B，AO和mAO组白天和黑夜进食量均增加，OR只是在黑夜进食量增加。图C图D图E图F，只有AO组每次进食量增加，进食次数差异均不明显。进食量增加主要是由于每次进食时间延长，再加上夜间“微进餐”（micro meals）图G和图H，AO、mAO和OR组的血清胃饥饿素和GHSR-1a明显增加图I：AO、mAO和OR组的p-AKT/AKT比率分别上升25%、16%和15%图A和D，AO组和mAO组的能量消耗分别增加26.5%和10.2%。图B和C，能量消耗增加与氧气消耗量和二氧化碳产生量增加有关。图E图F和图G，AO组的活动量和体温明显降低。参考文献Yael Segev , Haiat Nujedat1, EdenArazi , Mohammad H.Assadi & ArielTarasiuk.”Changes in energy metabolism and respiration in diferent tracheal narrowing in rats” [J].Scientifc Reports. (2021) 11:19166塔望科技提供的相关仪器方案 大鼠全身体积描记系统可对清醒自由活动动物呼吸参数进行测量，如呼吸频率，潮气量，气道高反应性测试（Airway hyperresponsiveness，AHR）等。测试过程中，动物可以处于清醒自由状态，避免了创伤性气管切开及麻醉的影响，使实验过程更加简便，用于呼吸系统模型动物对药物等反应性研究，呼吸性药物的药理和毒理学研究，特别适合于大批量动物快速初筛试验，适合长期跟踪研究和重复性筛查。动物能量代谢监测系统主要用于实时监测和记录小动物代谢运动相关指标，定性定量测量分析动物行为活动及其与呼吸代谢的相互关系，广泛应用于营养、肥胖、糖尿病、心血管等代谢相关性疾病研究。可选择参数包括能量消耗，食物和水分摄取，取食和饮水模式，空间位置，总的活动量和转轮次数，体重，心率，体温及自动化的行为分析等，所有数据都可同步化储存到计算机内小动物麻醉机吸入式动物气体麻醉机，将挥发性麻醉剂或具有麻醉性的气体，途经动物的呼吸道进入体内产生麻醉效果。其麻醉起效快并且复苏快、深度易控制、动物的发病和死亡率低、已被全球科研工作者和宠物临床医师广泛认可和应用。END

德国Incyton公司出品的全新产品“实时全息细胞能量代谢分析平台”- CYRIS Flox系统将于第十届慕尼黑上海分析生化展全球首发！能量代谢异常常见于代谢性疾病，肥胖、糖尿病、癌症、神经性疾病等。探索疾病发病机理、寻找药物作用靶点，往往是科研的首要任务，而细胞的能量代谢检测与细胞形态的观察，能够真实有效的反应细胞的状态与活力。德国Incyton实时全息细胞能量代谢分析平台可以从组织样本、活细胞样本到线粒体样本进行一站式无标记检测。CYRIS Flox系统采用全新的实时无标记荧光检测模块与铂金芯片传感器相结合方法，能够精准的获得多参数数据，实时侦测包括有氧呼吸以及糖酵解作用的细胞能量代谢的状态和动态，能同时进行活体细胞内线粒体耗氧速率和糖酵解产酸速率、细胞膜电阻值检测等功能的全自动测定和分析。具有显微扫描成像系统，首创细胞能量代谢数据与显微细胞影像同时在线实时监测和分析。▌性能指标24孔样本，每孔可单独进行实验耗氧率（OCR）、产酸率 （ECAR）、氧浓度、细胞膜阻抗显微扫描成像系统首创细胞能量代谢数据与显微细胞影像同时在线实时监测和记录氧气浓度和湿度控制氧气控制范围1-21%，可做低氧、厌氧等试验自动灭菌检测室全自动移液工作站，24通道独立换液6个不同试剂池多次精准加药可进行几周至数月的长期试验全自动化数据处理，可实现无人值守耗材可重复使用，配套试剂全部开放▌具体应用1、经典细胞氧化压力测量模式，测量细胞的基础呼吸、质子漏水平、最大呼吸、呼吸储备能力以及非线粒体耗氧等阶段。2、毒理药理学研究中，将细胞能量代谢实时检测与活细胞成像完美结合，诠释了细胞理化性质与细胞密度、细胞活力之间的耦联作用。3、细胞应激研究中，将细胞有氧呼吸和无氧呼吸同时检测，并结合细胞膜电阻抗电生理信号，可同时观察到细胞在应激调节中，细胞的抗压能力的高低。

项目编号：SDQDHF20220127-H074项目名称：山东大学动物能量代谢监测系统采购项目预算金额：359.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：359.0000000 万元（人民币）采购需求：标包货物名称数量简要技术要求1动物能量代谢监测系统 1套详见公告附件合同履行期限：详见招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。山东大学动物能量代谢监测系统采购项目公开招标公告.pdf

项目编号：SZDL2022001938（0868-2242ZD785H）项目名称：细胞能量代谢仪预算金额：250.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：250.0000000 万元（人民币）采购需求：细胞能量代谢仪 1项。合同履行期限：合同签订后 90 个日历日内交货，产品的附件、备品备件及专用工具、技术文件和资料等应随产品一同交付。本项目( 不接受 )联合体投标。

项目编号：0705-2240 02028107项目名称：复旦大学细胞能量代谢分析仪采购预算金额：190.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：186.2000000 万元（人民币）采购需求：包件号名称数量简要技术规格备注1细胞能量代谢分析仪1套实时多因子参数检测:同时分析02/H+，得到实时0CR/ECAR值 ,侦测有氧与无氧代谢途径。预算金额：人民币190万元。最高限价：人民币186.2万元。合同履行期限：签订合同后3个月内。 合同履行期限：合同履行期限：签订合同后3个月内。本项目( 不接受 )联合体投标。

能量的产生与消耗，在细胞的“生老病死”中究竟扮演着什么角色？有氧呼吸，糖酵解，如何在细胞能量代谢中相辅相成，互相影响与调控？肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病，背后为什么都在代谢异常的影子？能量代谢程度，有没有可能成为下一个身体健康表征的重要临床指标？时 间：2018 年 4 月 13 日 ( 周五 ) 09: 00 – 12:00地 点：清华大学生物技术馆 2201 会议室主办方：清华大学生物医学测试中心共享仪器平台主讲人：谢璨 博士 安捷伦 Seahorse应用经理

项目编号：HBCZ-22020156-221983项目名称：华中科技大学同济医学院附属同济医院采购细胞能量代谢分析仪项目预算金额：200.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：200.0000000 万元（人民币）采购需求：包号设备名称数量预算总价/最高限价（万元）交货期质保期是否可以采购进口产品备注1细胞能量代谢分析仪1200合同签订后2个月内3年是 合同履行期限：合同签订后2个月内。本项目( 不接受 )联合体投标。

3月开学季来临，易科泰携手农科院蜜蜂所为科研实验提供助力，昆虫动物呼吸代谢能量测量系统包括双通道氧气分析仪，高精度二氧化碳分析仪、双通道SS4稳定气流控制单元、RM-8气流切换单元，高精度昆虫呼吸室。可测量单只昆虫的呼吸能量代谢情况、多只昆虫的呼吸能量代谢情况以及不同环境（不同气体浓度比例条件下）的昆虫呼吸代谢情况。其适用的昆虫，小到蚜虫，蚊子，大至蜜蜂、蛾类；尤其适用于果蝇等模式动物。该套系统能够精准有效的反映昆虫的能量代谢、新陈代谢等情况。 昆虫动物呼吸代谢能量测量系统 位于北京植物园内的农科院蜜蜂研究所 位于高精度昆虫呼吸室内的蜜蜂昆虫呼吸代谢能量测量系统广泛应用于动物生理生态学、遗传学、生物医学、媒介生物学等学科，可准确的测量动物的CO2呼出量和耗氧量，并可计算呼吸熵、能量消耗等。同时可选配昆虫活动强度监测、红外热成像等系统对昆虫的能量消耗进行全方位的监控检测。以研究昆虫等动物的生理生态、昆虫活动与温度的关系、昆虫活动与呼吸代谢的关系、昆虫健康状况及生理状态、杀虫剂对昆虫的影响及最小致死量、临界热极值CTmax(critical thermal maximum)、不连续气体交换DGC(discontinuous gas exchange cycle)等。另外，由于昆虫的野生型较多，易科泰根据科研需求推出了便携式昆虫呼吸代谢测量系统。该系统将氧气分析仪、二氧化碳分析仪以及气体抽样单元等高度集成于一个手提箱内，可在野外任何地方对当地的昆虫的呼吸代谢情况进行测量，尽最大可能保证了昆虫的原位野生状态，对于昆虫的生态学研究提供了强有力的工具。北京易科泰生态技术公司近20年来致力于生物呼吸与能量代谢技术的推广和技术服务，为您提供全面生物呼吸与能量代谢测量方案：高通量昆虫呼吸与能量代谢测量技术方案（CO2与O2测量）SSI实验动物能量代谢测量系统与热成像仪联用方案便携式动物呼吸代谢测量系统与热成像仪联用方案人体能量代谢与活动强度研究测量方案

p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/e017bc51-a3ae-4abc-800c-36d898027b8b.jpg" style=" float:none " title=" 061.jpg" / /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/9adc9c98-3838-4e4a-9cc2-70eb2d093da6.jpg" style=" float:none " title=" 062.jpg" / /p p & nbsp & nbsp 近日由安捷伦科技与清华大学蛋白质研究技术中心代谢组学平台合办的“代谢组学解决方案专题讲座”在清华大学生物新馆举行。来自清华大学及其他院校超过120 名师生参加了此次讲座。本次活动上，安捷伦科技的专家们分享了针对代谢组学研究领域如何实现多维度的动态研究以及不同疾病能量代谢通路与细胞功能的关联研究等方面的干货心得。& nbsp /p p & nbsp & nbsp 安捷伦液质联用产品应用经理冉小蓉博士为大家带来了题为《开启深度研究，洞悉机理机制—代谢组学、代谢流与 Seahorse 的前沿整合方案》的报告，向大家介绍了安捷伦拓展代谢组学深度研究的前沿解决方案。安捷伦基于 MPP 的非靶向/靶向代谢组学工作流程有效地发现差异代谢物，并匹配可能激活的通路；基于 VistaFlux 的定性代谢流解决方案提供更快、更准、更完整的差异代谢物在通路上动态活动规律的研究；Seahorse 在活细胞水平上的细胞能量代谢分析，实现对组学/代谢流结果的正交生物学验证。安捷伦这三个方案的整合，无疑实现了对一个复杂生物学问题从生物标记物的发现到机理机制深入阐释的多维度的动态研究。& nbsp /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/4c75825d-51d8-4473-9d30-47d4b6438257.jpg" title=" 063.jpg" / /p p & nbsp & nbsp 来自 Seahorse 团队的产品经理张小宇则着重从能量代谢角度做了《从能量角度看细胞：新的视角，独到的精彩》的报告。Seahorse 细胞能量代谢平台，可通过监测细胞的体内糖酵解/线粒体呼吸引起的胞外酸化速率、氧气消耗速率来判定不同状态下的细胞实时代谢状态，佐证代谢理论，方便、快捷地帮助研究者进行不同疾病能量代谢通路与细胞功能的关联研究。& nbsp /p p & nbsp & nbsp Agilent 的整体解决方案，将包括生物标志物的发现、鉴定、靶向验证以及通路分析过程中所需要的硬件、软件、消耗品及服务支持的整体融入到代谢组学综合解决方案中，为开启代谢组学的精准研究，提供了有力的条件。& nbsp /p p & nbsp & nbsp 此次讲座受到广大清华师生的热烈欢迎，会后安捷伦的工程师也为广大师生进行了长时间的问答和技术探讨。此次讲座是安捷伦与清华大学代谢平台的第一场联合讲座，后续还会有更多的关于技术分享的活动 /p

陇东学院柳鹏飞教授团队于2023年在Avian Research发表“Comparisons of thermogenic features in four coexisting songbirds: Is the northward colonized White-browed Laughingthrush different?”一文，介绍了四种鸣禽（白颊噪鹛、山噪鹛、橙翅噪鹃、绿金翅）的代谢产热表型，以及它们向北扩张栖息地的生理适应机制。该研究采用易科泰生态技术公司提供的高性价比Foxbox呼吸代谢测定仪测量0至40℃下动物代谢产热相关参数。 北京易科泰生态技术有限公司与美国Sable等国际知名能量代谢测量技术公司合作，为国内生物学、生物医学、运动医学、环境医学研究提供全面能量代谢研究技术方案和能量代谢实验室方案：1) 大鼠、小鼠、鸟类等实验动物能量代谢测量技术2) 灵长类能量代谢测量技术3) 果蝇能量代谢测量技术4) 斑马鱼能量代谢测量技术5) 人体能量代谢测量技术6) 动物活动与生理指标（体温、心率等）监测技术7) 测量参数包括：氧气消耗量（VO2）、二氧化碳产量（VCO2）、呼吸交换速率（RER）、能耗（EE，包括REE、AEE、TEE等）、热传导速率（Ct）、日代谢率（DEE）、最大代谢率（MRmax）、呼吸水分丧失（EWL）、能耗效率、EWL/RMR(表示肺的氧气摄取能力)等。

肿瘤免疫是利用免疫学的理论和方法研究肿瘤的抗原性、机体的免疫功能与肿瘤发生/发展的相互关系、机体对肿瘤的免疫应答及其抗肿瘤免疫的机制、肿瘤的免疫诊断和免疫防治的科学，与肿瘤代谢特性及微环境重建有着十分密切的关系，其对研究肿瘤的发病机制、预防、诊断和治疗具有重要意义。能量代谢是生命体最基本的特征之一，代谢的重编程与癌症、免疫、神经退行性疾病、肥胖、糖尿病等息息相关。为此，从细胞能量代谢着手，探索生命现象的奥秘，寻找重大疾病的新疗法，已成为目前的热门研究领域。一文带你解读近期2场会议报告亮点，揭密那些隐藏的小细节！ 6月15日—肿瘤免疫与代谢（点击日程即可报名参会）1.针对肿瘤和自身免疫性疾病等重大疾病，围绕树突状细胞囊泡转运相关分子和T细胞特异性抗原受体库开展系统免疫学研究2.针对肿瘤个体差异和肿瘤空间异质性的问题，发展的代谢组分子分型-代谢物异质分布空间可视化-精准粒子治疗策略，最大化的减少副作用，并达到更好的肿瘤抑制效果3.专注肿瘤免疫生物治疗以及相关代谢机制，在微小囊泡研究领域有一系列的原创性发现。4.安捷伦重磅新品在线赏，能量代谢分析技术强应用6月24日—转化医学之肿瘤免疫学（点击日程即可报名参会）1.重点介绍FOXP3+调节性T细胞功能可塑性及稳定性分子机制研究新进展，以及组织特异性Treg, 特别是自身免疫病，肥胖及衰老相关糖尿病以及肿瘤微环境中FOXP3+Treg功能与免疫疗法相关新进展2.通过研究免疫系统和肿瘤之间的相互作用，鉴定肿瘤特异的免疫细胞，尤其是识别肿瘤抗原的T细胞，以及肿瘤细胞抵抗免疫攻击的逃逸机制，从中发现新的治疗靶标，建立高效的肿瘤免疫治疗新方法3.肿瘤浸润淋巴细胞TIL疗法的进展与挑战4.Cytiva层析技术助力肿瘤免疫学研究 ♥更多精彩尽在网络讲堂：https://www.instrument.com.cn/webinar/

项目编号：GZZJ-ZFG-2023061项目名称：华南理工大学活细胞代谢检测分析仪采购项目预算金额：260.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：260.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1活细胞代谢检测分析仪1套主要用于实时侦测包括有氧呼吸以及糖酵解作用的细胞能量代谢的状态和动态，能同时进行活体细胞内线粒体耗氧速率和糖酵解产酸速率的实时、定量、全自动测定和分析。细胞能量代谢技术近年来已经发展成为细胞相关研究中的重要工具，该设备可广泛应用于食品科学、生命科学和医学的前沿领域：能量代谢学，线粒体，生理、生化，免疫功能和监控研究，干细胞研究，药理学和新药筛选，环境监控，神经生物学，血液学，肿瘤学等260经政府采购管理部门同意，本项目（活细胞代谢检测分析仪设备）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货：收到信用证后（90）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师020-871129622.采购代理机构信息名称：广州中经招标有限公司地址：广州市越秀区寺右一马路18号泰恒大厦14楼1409室联系方式：陈小姐、庄小姐 020-87385151、020-37639369、020-87371812、020-873722963.项目联系方式项目联系人：陈小姐、庄小姐电话：020-87385151

什么是能量代谢?代谢，是生命最基本的特征之一，机体从外界摄取营养物质，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、微量元素、水及维生素等，同时经过体内分解吸收将其中蕴藏的化学能释放出来转化为组织和细胞可以利用的能量，再通过利用这些能量来维持正常的生命活动。我们把这种代谢过程中所伴随的能量的释放、储存和利用称为能量代谢。细胞，作为构成生命体最基本的结构和功能单位，对其功能的研究，比如细胞的增殖，分化等，可以为多个研究领域提供有价值的信息，包括癌症、免疫功能障碍、心血管疾病、神经退行性疾病等。在过去的若干年中，涌现出大量文章及数据，说明能量代谢如何支持细胞生物学的各个方面，以及代谢的变化如何影响重要的细胞功能。安捷伦 Seahorse XF 技术，作为目前细胞能量代谢检测的金标准，可以在不侵入，不破坏样本的前提下，实现实时、高通量、多样本来源的活细胞能量代谢检测，从而为评估细胞功能及研究代谢机制，提供了强有力的技术手段。除了细胞样本，安捷伦 Seahorse XF 技术可以支持多种类型的样本检测，包括新鲜的组织切片，微生物，模式动物等等。当下新冠状病毒肆虐，我国针对病毒的疫苗及特效药的研发也在争分夺秒的进行中，安捷伦 Seahorse 技术同时可以为抗病毒药物和疫苗的研发奠定理论基础。我们已经在之前两篇系列文章（具体请参见文末推荐阅读）中介绍了安捷伦 Seahorse 助力抗病毒研究的相关内容。为什么要研究细胞底物氧化水平?细胞能量代谢与多种疾病息息相关，因此，许多领域的研究人员都对研究能量代谢产生了浓厚的兴趣，其中了解并知道在代谢过程中满足细胞能量需求所依赖的燃料成为了一个重要的研究方向。众所周知，生物体所需的三大营养物质为脂肪、糖类和蛋白质，对于细胞来说，长链脂肪酸（LCFA），葡萄糖（glucose）/丙酮酸（pyruvate）和谷氨酰胺（glutamine）是提供能量的三种最主要的底物。许多领域（例如癌症、免疫学、干细胞生物学）的研究人员已经证明这些底物的氧化水平会对细胞命运、功能以及适应性产生深远影响。癌症研究人员对研究癌细胞对于底物的依赖性很感兴趣，最常见的是癌细胞对于谷氨酰胺的依赖[1,2]，这种依赖性可以揭示癌细胞的弱点，从而为找到药物靶点提供依据；免疫学研究人员则对研究诱导免疫细胞分化和激活的底物感兴趣，最常见的是脂肪酸氧化[3]。很多研究发现不仅提供了新的生物学见解，而且还揭示了干预和开发成功疗法的新方法。免疫代谢研究领域领军人物 Dr.Erika L. Pierce 的团队发表在 Trends in Immunology 上的综述性文章[4] 就是这样一个例子。在本文中，他们着重讨论了通过调控 T 细胞代谢（包括脂肪酸氧化）从而治疗癌症和免疫疾病的各种方法，为现在热门的免疫治疗提供了重要依据。文章提到代谢重编程对于 T 细胞激活和功能是必须的，比如抑制氨基酸的转运，可以限制效应 T（effector T）细胞的扩增；抑制脂肪酸的合成，可以削弱 Th17 细胞的分化并且促进调节性 T 细胞（Treg）的发展；增强脂肪酸氧化可以促进调节性 T 细胞或者记忆 T 细胞（T memory）的发展。因此，调控 T 细胞的代谢是提高靶向 T 细胞功能的一种方法。再来看一篇来自癌症研究领域，2019 年发表在 Nature Metabolism 上的文章。美国贝勒医学院的科学家揭示了前列腺癌，这种常见于中老年男性泌尿生殖系统癌症类型的发生机制，其中有部分前列腺癌与雄性激素分泌紊乱有关[5]。文章中指出雄激素受体驱动的前列腺癌细胞所需的能量来源依赖于线粒体丙酮酸氧化，其中 Seahorse 数据证实了抑制负责将丙酮酸转运到线粒体内的转运子（MPC），可以有效抑制细胞的氧化磷酸化水平，揭示了这种癌细胞的底物利用机制，从而提示 MPC 可能是这种前列腺癌的潜在治疗靶点。如何检测细胞底物氧化水平前面我们已经介绍了研究细胞对于底物氧化依赖的重要性，安捷伦 Seahorse 为此提供了一套完整的检测方法，可通过评估活细胞的耗氧速率（OCR）变化来测定细胞底物的氧化水平。这些快速而对样本无侵入损伤的检测方法使研究人员能够研究细胞如何氧化三种主要的底物：长链脂肪酸，葡萄糖/丙酮酸和谷氨酰胺。利用特定底物氧化通路的抑制剂，结合 Seahorse XF 线粒体压力测试，可以对线粒体功能进行全面评估，在底物需求较少（即基础呼吸）和底物需求较多（即最大呼吸）的条件下研究细胞功能，其中在底物需求较多时细胞更多地依赖特定底物（图 1）。该测定方法基于已被广泛熟知并认可的 Seahorse XF 线粒体压力测试，可提供直观的功能性参数，非常适合研究细胞在基础条件下以及在压力状态下能否升高对底物的需求，从而对细胞底物的偏好性以及依赖性进行全方面评估。使用这些试剂盒能够更方便快速的研究活细胞中特定底物的氧化过程，从而有助于研究细胞如何转换对于特定底物的依赖，以执行关键的细胞功能。图 1. 安捷伦 Seahorse XF 底物氧化压力测试曲线。在添加或不添加抑制剂时，连续添加化合物，测定基础呼吸参数、对抑制剂（Etomoxir、UK5099 或 BPTES）的急性响应以及最大呼吸参数。值得注意的是，虽然在基础条件下可以检测到较小的变化，即急性响应，但在高底物需求条件下（如 FCCP 的加入），往往会出现更大的响应，从而显示出细胞氧化所研究底物的能力的差异。产品信息：每个试剂盒均包含三个一次性试剂袋。每个试剂袋包含各一瓶以下试剂：底物通路抑制剂（Etomoxir 或 UK5099 或 BPTES），寡霉素（oligomycin），FCCP 和鱼藤酮/抗霉素 A（rotenone/antimycin A）混合物。每个试剂袋包含足够的试剂，可用于一块完整的 XF96 或 XF24 测试板。为了获得最佳实验结果，建议使用 pH 7.4 的 Seahorse XF DMEM 或 RPMI 检测液和 Seahorse XF 底物（葡萄糖，丙酮酸和谷氨酰胺）。Seahorse XF 底物氧化压力测试与 XF/XFe96 和 XF/XFe24 分析仪兼容。推荐阅读：1. 战胜新冠病毒可用之利器 | 安捷伦 Seahorse 助力抗病毒研究 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100320/news_522313.htm2. 抗击新型冠状病毒，安捷伦核酸/蛋白质质量控制产品从这些方面入手！ https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100320/news_521879.htm3. 聚焦代谢，安捷伦 Seahorse 在病毒免疫研究中的应用 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100320/news_523220.htm关注“安捷伦视界”公众号，获取更多资讯。

p 　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+)，作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物，常被用作评价细胞代谢状态的关键指标，与癌症、糖尿病、肥胖症、心脑血管疾病、神经退行性疾病等的发生发展密切相关。NADH和NADPH的荧光光谱相似，但是二者的生理功能却显著不同。NADH主要参与物质能量代谢，NADPH主要参与合成代谢和抗氧化，传统的自发荧光分析方法难以区分这两种小分子。 /p p 　　生物反应器工程国家重点实验室(华东理工大学)杨弋教授、赵玉政研究员研究团队与中国科学技术大学刘海燕教授合作，在前期研究基础上，通过对底物结合蛋白的理性设计和改造， strong 开发了一系列特异性检测NADPH的高性能遗传编码荧光探针iNap，实现了活体、活细胞及各种亚细胞结构中对NADPH代谢的高时空分辨检测与成像。 /strong 利用iNap，研究团队精确测定了癌细胞内不同亚细胞结构中的NADPH，发现其受NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶G6PD活性调节，证明氧化应激时癌细胞内NADPH代谢受葡萄糖的动态调节。基于大量数据分析，研究团队提出了哺乳动物细胞有很强的维持NADPH稳态的能力的观点。此外，iNap还揭示了NADPH代谢与巨噬细胞免疫激活以及机体创伤反应密切相关。 strong 细胞代谢荧光探针iNap，不仅可应用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代谢途径与通路分析，还可用于衰老及相关疾病创新药物的发现。 /strong /p p 　　相关成果于2017年6月5日以“研究长文”的形式在Nature Methods上发表。 /p

华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室、上海生物制造技术协同创新中心杨弋团队首创了一种可监测单细胞和活体动物代谢状态的新型荧光探针，并筛选到一个高效的抗癌化合物，揭示了其机制。5月5日，相关研究成果发表于《细胞&mdash 代谢》杂志。 　　癌细胞代谢的改变是肿瘤发生与生长的根本原因 通过控制癌细胞的异常代谢来杀伤、抑制癌细胞，或使之回到正常细胞，可有效抑制癌症发生的进程。然而利用传统生化分析方法研究细胞代谢活动并搜寻抗癌药物，存在着效率低、成本高的技术瓶颈。NAD/NADH是一对核心代谢物,是表征细胞代谢失衡的最佳参数。 　　杨弋团队研发的新细胞代谢荧光探针SoNar，基于合成生物学方法构建，具有高灵敏度、高亮度和巨大动态范围，可察觉癌细胞与正常细胞的微细代谢差异，真正实现在单细胞和活体动物水平对细胞代谢状态的高时空分辨检测和成像。利用SoNar，该团队进行了基于细胞代谢的首次活细胞水平高通量化合物筛选，发现化合物KP372-1可在低浓度下广泛杀伤不同人体组织来源的癌细胞。 　　利用代谢组学、化学生物学和遗传学筛选等技术，研究人员最终鉴定了KP372-1是一种结构新颖的氧化还原循环底物，能在癌细胞中特异高表达的NQO1酶催化下产生极度氧化应激，进而杀灭癌细胞。据悉，该化合物比目前已进入临床II期的依赖NQO1的经典抗癌化合物&beta -拉帕醌具有更高的口服利用度、更长的药物作用半衰期和更低的药效浓度。 　　据悉，该项研究工作在杨弋的指导下，由赵玉政和呼庆勋等研究生耗时5年完成。同时，SoNar探针还可以广泛应用于细胞代谢相关的活细胞与活体实时监测，为人们更好地了解物质与能量代谢的调节机制提供重要的创新工具与手段。

人们早在20世纪初就观察到肿瘤细胞群体的一个有趣且独特的性质：大多数肿瘤细胞的能量代谢与正常细胞相比呈现出巨大的差异性。1924年Otto Warburg首先报道了这一现象，后来他由于发现呼吸酶（即细胞色素c氧化酶）而获得了诺贝尔奖。相关会议推荐点击可免费报名大多数不增殖的正常细胞通过获取氧分子，将葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白（GLUT）运输入胞内，在胞质中有氧条件下能通过糖酵解途径将葡萄糖分解成丙酮酸。在糖酵解的最后一步，丙酮酸激酶的M1亚型的存在，可以确保产物丙酮酸被运送到线粒体，再在丙酮酸脱氢酶（PDH）的作用下进行氧化，生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环。通过这种方式，线粒体每分解一个葡萄糖分子就能产生36个ATP分子。而在肿瘤细胞中，即使在有充足氧供应的肿瘤细胞中，GLUT1将大量葡萄糖运输至胞质中进行糖酵解。它依赖丙酮酸激酶的M2亚型，将丙酮酸盐转化为乳酸脱氢酶（LDH-A）的底物，生成大量乳酸，分泌到胞外。由于只有极少量的葡萄糖被运输至线粒体进行分解，故每个葡萄糖分子只分解得到2个ATP分子。此外，糖酵解途径中的大量中间产物被用于其他生化合成途径中。被Warburg称为肿瘤细胞“有氧糖酵解”的这种代谢方式，由于其每分解一个葡萄糖分子只能得到两个ATP分子，在能量学上显得很不经济。因为在三羧酸循环中有氧分子参与的情况下，一个葡萄糖分子的有氧糖酵解途径能提供36个ATP分子。机体中的大多数正常细胞正是通过这种由血液系统带来氧分子、进而进行有氧糖酵解的途径获得高效供能的。而即使子提供充足氧气的情况下，肿瘤细胞也不使用常规糖酵解方式，这实在是一种非常与众不同的生物学行为。由于肿瘤细胞使用的是一种很不经济的糖代谢方式，因此它们需要大量的葡萄糖进入胞内进行分解。在多种肿瘤中，如上皮来源的癌和血液系统肿瘤，都能观察到这种行为。它们高表达葡萄糖转运蛋白，如GLUT1等，以便能跨膜转运大量葡萄糖。那么为什么80%的肿瘤细胞要采取这种糖酵解的方式，而不采用到线粒体中进行三羧酸循环的方式对葡萄糖进行分解呢，并且明显后者能提供更多的ATP以供肿瘤细胞的生长和增殖？有氧糖酵解是否是肿瘤细胞维持其表型必需的？又或它只是细胞转化后的一个无意义的副效应，对细胞转化和生长并没有因果作用。有关有氧糖酵解的一个解释是肿瘤块内部的肿瘤细胞通常都呈现缺氧的状态，这种缺氧状态导致细胞不能进行充分的糖酵解进而提供充足的ATP，就像正常细胞在缺氧状态时的反应一样。由于具备Warburg效应，肿瘤细胞很好地适应了这种缺氧环境，但这依然不能解释为什么在提供充足氧气的条件下，肿瘤细胞依然不加以利用以合成更多的ATP。关于有氧糖酵解另一个合理的解释是，除了产生ATP，糖酵解还有第二个作用：糖酵解途径的中间产物可以作为很多涉及细胞生长（如核酸和脂类的合成）的分子的前体。肿瘤细胞通过糖酵解途径的负反馈机制，阻断糖酵解途径的最后一步，使细胞内积累了大量早期中间代谢物。这些糖酵解途径的中间产物能参与许多重要的生化合成反应。较肿瘤细胞而言，正常细胞没有那么强的增殖活性，也不需要大规模的生化合成反应，葡萄糖主要用来产生ATP以维持其正常代谢。正是这种肿瘤细胞异常的葡萄糖代谢为其创造了生长和增殖的生理学环境。参考文献： 1. 《The biology of CANCER》second edition. Robert.A Weinberg 2. 《癌生物学》詹启敏 刘芝华 主译

一、项目基本情况1.项目编号：ZZ0230049项目名称：华南理工大学原位X射线衍射仪采购项目预算金额：365.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：365.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价（万元/套）1原位X射线衍射仪1套主要用于原位电化学和变温情况下，分析材料物相和晶体结构分析。365经政府采购管理部门同意，本项目允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：合同签订之日至质保期结束。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：GZZJ-ZFG-2023604项目名称：华南理工大学多元粉料热机械加工和发酵特性检测系统采购项目预算金额：130.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：130.0000000万元（人民币）采购需求：包组号序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）11多元粉料热机械加工和发酵特性检测系统1套多元粉料热机械加工和发酵特性检测系统由多元粉料热机械加工特性检测系统（混合试验仪）和面团发酵过程检测系统（流变发酵仪）组成，可独立和协同使用。混合试验仪揭示谷物蛋白和淀粉的加工特性，一次测定包括吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度、淀粉糊化和回生特性等。设备含多个内置测试协议和校准方法，可依据粉料种类和热加工工艺定制测试协议。流变发酵仪聚焦发酵力、面团发酵过程流变特性，对被测定样品的发酵速率、发酵稳定性、发酵力、面团体积、产气速度等进行量化和特性评定。人民币130万元 经政府采购管理部门同意，本项目允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用。境外货物：办理免税证明后（90）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。3.项目编号：GZZJ-ZFG-2023602项目名称：华南理工大学活细胞代谢检测分析仪采购项目预算金额：255.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：255.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1活细胞代谢检测分析仪1套主要用于实时侦测包括有氧呼吸以及糖酵解作用的细胞能量代谢的状态和动态，能同时进行活体细胞内线粒体耗氧速率和糖酵解产酸速率的实时、定量、全自动测定和分析。细胞能量代谢技术近年来已经发展成为细胞相关研究中的重要工具，该设备可广泛应用于食品科学、生命科学和医学的前沿领域：能量代谢学，线粒体，生理、生化，免疫功能和监控研究，干细胞研究，药理学和新药筛选，环境监控，神经生物学，血液学，肿瘤学等255 经政府采购管理部门同意，本项目（活细胞代谢检测分析仪设备）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货：收到信用证后（90）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。4.项目编号：0809-2341HGG14049项目名称：华南理工大学大功率激光白光与近红外光源测试系统采购项目预算金额：200.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：200.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1大功率激光白光与近红外光源测试系统1套具体详见采购需求200.00本项目（大功率激光白光与近红外光源测试系统）只允许采购本国产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业 交付地点:华南理工大学五山校区。合同履行期限：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用本项目( 不接受 )联合体投标。5.项目编号：ZZ0230047项目名称：华南理工大学分子与元素分析系统采购项目预算金额：160.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：160.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）单项最高限价（万元/人民币）1元素分析设备1套可实现有机分子C、N、H、S等元素比重分析952在线质谱仪1台可实现0-300amu分子量在线分析，包括实现差分电化学质谱分析65 经政府采购管理部门同意，本项目（包组）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：合同签订之日至质保期结束。本项目( 不接受 )联合体投标。6.项目编号：ZZ0230053项目名称：华南理工大学全自动表面积和孔隙率分析系统采购项目预算金额：100.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：100.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价（万元/套）1全自动表面积和孔隙率分析系统1套比表面与孔隙度分析仪是材料表征的基本手段之一，通过静态物理吸附法测定比表面积和孔径分布，揭示材料微观孔隙结构和表面特性。该设备可以对化学、材料、环境分析等领域的样品进行材料的比表面和孔结构进行分析及研究。100经政府采购管理部门同意，本项目允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：合同签订之日至质保期结束。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年09月08日 至 2023年09月14日，每天上午9:00至12:00，下午12:00至17:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：https://www.zztender.com/方式：详见本招标公告“六、其他补充事宜”。售价：￥0.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：华南理工大学　　　　　地址：广州市天河区五山路381号　　　　　　　　联系方式：文老师020-87112962　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：广东志正招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：广州市天河区龙怡路117号银汇大厦5楼　　　　　　　　　　　　联系方式：罗小姐020-87554018 85165610　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：李小姐、滕小姐电　话：　　020-85165610

虽然造成新冠肺炎（COVID-19）的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）主要是呼吸道病毒，但这种疾病会累及全身的器官。除了肺部损伤和呼吸困难外，新冠肺炎患者还表现出神经、肾、肝和血管受损的症状。 研究表明，新冠肺炎患者具有与健康对照者不同的、提示代谢紊乱和血脂异常的代谢谱，且它们也与疾病的严重度相关联。这提升了利用代谢组学来识别具有最高重症风险的新冠肺炎患者的可能性。然而，大多数此类研究只是将新冠肺炎患者与健康对照者进行比较，导致无法确定这种关联是新冠肺炎特有的，还是只是提示危重疾病的普适性标志。 来自德国吕贝克大学的研究人员，通过将接受重症监护室（ICU）治疗的新冠肺炎患者，与在同一ICU进行心源性休克治疗的患者进行比较，研究了代谢谱的特异性。 近乎完美的区分 研究人员分析了5名接受ICU治疗的新冠肺炎患者、11名新冠病毒检测阴性的心源性休克患者，以及58名健康对照者的代谢和脂蛋白谱。他们在布鲁克Avance IVDr平台*（配备TXI探头的布鲁克核磁共振代谢分析系统）上总共分析了276份血清样品。初步的非靶向NMR代谢组学和脂质组学研究表明，新冠肺炎患者与健康对照者及心源性休克患者之间都存在差异。通过针对性分析，研究人员能够量化来自NMR谱图的代谢物和脂蛋白，并识别引起最大差异的代谢物类别。这些分析实现了对新冠肺炎患者与健康对照者及心源性休克患者近乎完美的区分。 为了进一步研究新冠肺炎的代谢影响，研究人员对代谢物和脂蛋白进行了比对分析。结果显示，有许多与能量状态紊乱、肝损伤和血脂异常相关的一致变化。 与其他重症患者截然不同的代谢谱 被识别出的一些关键特征包括低谷氨酰胺/谷氨酸比值，这是由分解代谢疾病状态下谷氨酰胺消耗增加所导致的。这一重症感染的典型指标与新冠肺炎有关联，但与心源性休克无关联。 苯丙氨酸是新冠肺炎患者出现上升的另一特征参数。该氨基酸通常在肝脏中代谢，其水平上升提示肝功能受损。 一些标志物提示能量代谢严重紊乱和代谢抑制，包括葡萄糖水平升高，以及组氨酸、蛋氨酸和乳酸水平降低。但是，这些变化只是新冠肺炎患者相比健康对照者所存在的差异，而与心源性休克患者相比没有这些差异，这表明它们可能不是新冠肺炎所特有的，而是提示危重患者能量状态紊乱的普适性指标。 根据之前的研究，研究人员还发现，新冠肺炎患者的脂蛋白谱严重紊乱，提示心血管疾病风险上升。该脂蛋白谱中很大一部分都与心源性休克患者不同。尤其要提到的是，新冠肺炎患者的极低密度脂蛋白（VLDL）、小颗粒VLDL组分及中密度脂蛋白水平上升——它们相比更大的低密度脂蛋白颗粒更易导致动脉粥样化；因此是引起心血管疾病和心脏损伤的风险因素。此外，新冠肺炎患者的甘油三酯水平相比健康对照者和心源性休克患者都有上升。 惊人的关联 该研究还研究了无症状感染或轻症之后持续发生的代谢变化。为此，研究人员分析了来自18个具有新冠病毒抗体的人的34份血清样本，并与来自相同年龄和性别的、不具有新冠病毒抗体的对照者的样本进行了比较。两组患者在采血前的急性冠状病毒感染检测均为阴性。 主成分分析（PCA）显示，两组之间的代谢谱和脂蛋白谱无显著差异，区分度很低，说明总体血清谱无显著差异。研究人员表示，这意味着新冠肺炎感染康复之后代谢谱回归正常。 然而，在来自曾经的轻症感染者的样本中，发现了抗体滴度和代谢健康标志物之间的关联。例如，抗体滴度与心血管风险标志物（包括小颗粒LDL-6、胆固醇和磷脂）呈负相关。还发现抗体滴度与作为代谢健康标志物的甘氨酸呈正相关。研究人员指出，他们无法从现有数据中确定因果关系，但拥有健康的代谢状态的个体可能更有可能对病毒产生有效的免疫反应，使得感染后的抗体滴度更高。 总之，研究人员表示，他们的发现表明新冠肺炎重症患者的代谢高度紊乱，包括分解代谢状态、肝损伤和严重血脂异常等。这一信息表明，基于NMR的代谢组学研究可被进一步用于患者的识别和分层，以帮助预测新冠肺炎的严重度。 *布鲁克核磁共振波谱仪仅供研究人员使用，不能用于临床诊断。 参考资料 Schmelter F, Foeh B, Mallagaray A et al. (2021) Metabolic markers distinguish COVID-19 from other intensive care patients and show potential to stratify for disease risk. medRxiv preprint. doi: https://doi.org/10.1101/2021.01.13.21249645.

p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/8285de06-fab1-432b-acd4-3147494e96d5.jpg" title=" tpxw2017-08-10-03_副本.jpg" / /p p 　　在国家自然科学基金重大研究计划、国家杰出青年科学基金项目和面上项目的资助下，华东理工大学杨弋教授团队开发了一系列特异性检测还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的高性能遗传编码荧光探针iNap，相关研究成果以“Genetically encoded fluorescent sensors reveal dynamic regulation of NADPH metabolism”(遗传编码的荧光探针揭示NADPH代谢的动态调节)为题于2017年6月5日以“研究长文”的形式在线发表在Nature Methods，2017年7月28日正式刊出。陶荣坤博士、赵玉政研究员和初环宇博士为共同第一作者。华东理工大学杨弋教授和中国科学技术大学刘海燕教授为文章的共同通讯作者。 /p p 　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+)，作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物，常被用作评价细胞代谢状态的关键指标，与衰老及相关疾病如癌症、糖尿病、肥胖症、心脑血管疾病、神经性退行性疾病等的发生发展密切相关。长久以来，细胞代谢的检测主要依赖酶学、色谱、质谱等，这些方法不仅破坏了细胞或生物体的完整性，更难以应用于高通量筛选。为了解决这一重要科学难题，2011年，杨弋教授团队利用合成生物学方法开发了一系列遗传编码的NADH荧光探针，实现了在活细胞及各种亚细胞结构中对NADH分子的实时动态、特异性的检测与成像(Cell Metabolism, 2011, 14, 555)。2015年，该团队又报道了可同时检测NAD+，NADH及其比率的第二代细胞代谢荧光探针NADH氧化还原比率探针(SoNar)，像火眼金睛一样，可察觉到癌细胞与正常细胞的微细代谢差异(Cell Metabolism, 2015, 21, 777)。并进一步建立了细胞代谢荧光探针在单细胞、活体动物成像及高通量药物筛选方面的系统研究方法(Nature Protocols, 2016, 11, 1345)。 /p p 　　NADH和NADPH的荧光光谱相似，但是二者的生理功能却显著不同。NADH主要参与物质能量代谢，而NADPH主要参与合成代谢以及抗氧化，传统的自发荧光分析方法很难区分这两种小分子。该研究团队在第二代NADH荧光探针SoNar的基础上，通过对底物结合蛋白的理性设计和改造，开发了一系列高性能遗传编码荧光探针iNap，特异性检测NADPH，实现了在活体、活细胞及各种亚细胞结构中对NADPH代谢的高时空分辨检测与成像。该研究首次报道了癌细胞内不同亚细胞结构中游离的NADPH水平，发现了氧化应激时癌细胞内NADPH代谢受葡萄糖水平动态调节。研究团队也进一步发现人体内源性类固醇激素DHEA通过抑制G6PD活性和激活AMPK活性，对NADPH代谢实现双向调节作用。鉴于AMPK信号通路在衰老、糖尿病、肥胖症以及癌症中的重要角色，这一研究结果有望破解DHEA作为一种药物和膳食补充剂在这些疾病方面发挥出的有益作用。NADPH作为细胞内的还原力，在生理或病理条件下发挥重要角色。该研究报道的细胞代谢荧光探针iNap，不仅可应用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代谢途径与通路分析，也可用于衰老及相关疾病创新药物的发现。 /p

2022年6月2日，国家纳米科学中心陈春英研究员团队在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2022, 119(23), e2200363119）在线发表了题为"Dynamic intracellular exchange of nanomaterials’ protein corona perturbs proteostasis and remodels cell metabolism"的研究论文(图1)，通过创新应用多维度多组学（蛋白组学、代谢组学、脂质组学）、分子间互作以及原位质谱成像等分析技术，首次揭示了“纳米蛋白冠”的蛋白组成在细胞转运过程中的动态演化模式，并发现该过程扰动细胞蛋白质稳态、能量代谢和脂质代谢过程。该研究工作得到了岛津中国创新中心(Shimadzu China Innovation Center)的技术支持。 图1 论文首页标题 背景介绍当纳米材料进入生命体系时，生物流体的生物分子迅速与纳米材料表面结合，形成生物分子冠，其中纳米-血液蛋白分子互作形成的“纳米蛋白冠”，自2006年始引起科学界的广泛关注。前期工作发现纳米蛋白冠的形成决定纳米材料在多层级细胞和组织中的识别、转运、分布、功能和生物效应，是纳米材料生物应用的“黑匣子”问题，不仅决定纳米药物载体的递送效率，还会制约纳米药物的递送效率，并严重影响其有效性和安全性 [1]。该领域研究的一个重要挑战是“纳米蛋白冠”的复杂性，该复杂性受不同组织器官中生物分子的多样性以及生理病理状态的影响。然而目前对蛋白冠的蛋白组成和结构特性如何随纳米颗粒所处的生物微环境不同而发生变化，存在认知不明、机理不清的问题。 解决方案为了解决这一问题，研究人员以纳米金颗粒为模式纳米颗粒，研究了蛋白冠从血液系统到细胞内的动态演化过程（血液-溶酶体-细胞质）（图2），当纳米颗粒由血液环境经过细胞内吞进入溶酶体，再从溶酶体逃逸进入细胞质后，其表面的蛋白组成会发生巨大变化，被细胞内蛋白质分子（PKM2、HSPs、GAPDH、ASSY等）所替代，只保留部分血液环境中形成的蛋白冠成分（FIBs、APOs、HBs、C3、S100s等）(图2)。 图2. 纳米蛋白冠组成在细胞转运过程中的演化过程 随后发现，纳米蛋白冠的胞内演化扰乱细胞内的蛋白稳态（proteostasis），引发伴侣蛋白(HSC70, HSP90等)和丙酮酸激酶M2（PKM2）在胞内纳米蛋白冠表面的富集，并利用微量热泳动技术（MST）验证了PKM2、HSC70与从溶酶体逃逸出来之后的纳米蛋白冠具有极强的亲和力，这一吸附规律激发了伴侣蛋白介导的自噬反应（Chaperone mediated autophagy, CMA），即“纳米蛋白冠引发的CMA”（Protein corona induced CMA）（图3）。图3. 纳米蛋白冠的组分与胞内蛋白(伴侣蛋白、代谢激酶)的交换引发伴侣蛋白介导的自噬(CMA)活性的升高 进一步，研究人员采用代谢组学发现“纳米蛋白冠诱导的CMA”影响细胞糖酵解，引发细胞外酸化率（ECAR）显著增加。结合脂质组学发现的特定脂质，利用iMScope TRIO（Shimadzu Corporation）进行鉴定和可视化分布分析显示在动物组织水平纳米蛋白冠的存在一定程度上扰动肿瘤组织中的脂质种类和分布（图4），扰动的脂质主要富集在胆碱代谢、甘油磷脂和鞘脂代谢途径。 图4. 纳米蛋白冠引发的CMA重塑细胞能量代谢和脂质代谢 结论综上所述，此项工作首次阐明了纳米颗粒从血液到亚细胞微环境转运过程中的演化模式，发现了“纳米蛋白冠”的胞内微环境特异性，进而重塑细胞代谢，为深入理解纳米-生物界面调控纳米材料复杂生物学效应提供了新认识和理论支撑。同时借助岛津成像质谱显微镜iMScope，可在肿瘤组织内部原位清晰展现出包括磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺 (PE)、磷脂酰肌醇(PI)类脂质等多种成分均发生了明显变化。通过空间可视化成像技术，不仅可实现在分子水平上对纯纳米粒子和纳米蛋白冠的生物毒理学效应进行有效研究，同时也为未来对更多种类的纳米搭载生物诊疗试剂和材料的毒理学和安全性评价提供更为直观有力的研究手段。 原文链接https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2200363119 参考文献：[1] Cao M. et al. Molybdenum Derived from Nanomaterials Incorporates into Molybdenum Enzymes and Affects Their Activitiesin vivo. Nature Nanotechnology, 2021, 16: 708-716.

2022年6月2日，国家纳米科学中心陈春英研究员团队在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2022, 119(23), e2200363119）在线发表了题为"Dynamic intracellular exchange of nanomaterials’ protein corona perturbs proteostasis and remodels cell metabolism"的研究论文(图1)，通过创新应用多维度多组学（蛋白组学、代谢组学、脂质组学）、分子间互作以及原位质谱成像等分析技术，首次揭示了“纳米蛋白冠”的蛋白组成在细胞转运过程中的动态演化模式，并发现该过程扰动细胞蛋白质稳态、能量代谢和脂质代谢过程。该研究工作得到了岛津中国创新中心(Shimadzu China Innovation Center)的技术支持。图1 论文首页标题 背景介绍当纳米材料进入生命体系时，生物流体的生物分子迅速与纳米材料表面结合，形成生物分子冠，其中纳米-血液蛋白分子互作形成的“纳米蛋白冠”，自2006年始引起科学界的广泛关注。前期工作发现纳米蛋白冠的形成决定纳米材料在多层级细胞和组织中的识别、转运、分布、功能和生物效应，是纳米材料生物应用的“黑匣子”问题，不仅决定纳米药物载体的递送效率，还会制约纳米药物的递送效率，并严重影响其有效性和安全性 [1]。该领域研究的一个重要挑战是“纳米蛋白冠”的复杂性，该复杂性受不同组织器官中生物分子的多样性以及生理病理状态的影响。然而目前对蛋白冠的蛋白组成和结构特性如何随纳米颗粒所处的生物微环境不同而发生变化，存在认知不明、机理不清的问题。 解决方案为了解决这一问题，研究人员以纳米金颗粒为模式纳米颗粒，研究了蛋白冠从血液系统到细胞内的动态演化过程（血液-溶酶体-细胞质）（图2），当纳米颗粒由血液环境经过细胞内吞进入溶酶体，再从溶酶体逃逸进入细胞质后，其表面的蛋白组成会发生巨大变化，被细胞内蛋白质分子（PKM2、HSPs、GAPDH、ASSY等）所替代，只保留部分血液环境中形成的蛋白冠成分（FIBs、APOs、HBs、C3、S100s等）(图2)。 图2. 纳米蛋白冠组成在细胞转运过程中的演化过程 随后发现，纳米蛋白冠的胞内演化扰乱细胞内的蛋白稳态（proteostasis），引发伴侣蛋白(HSC70, HSP90等)和丙酮酸激酶M2（PKM2）在胞内纳米蛋白冠表面的富集，并利用微量热泳动技术（MST）验证了PKM2、HSC70与从溶酶体逃逸出来之后的纳米蛋白冠具有极强的亲和力，这一吸附规律激发了伴侣蛋白介导的自噬反应（Chaperone mediated autophagy, CMA），即“纳米蛋白冠引发的CMA”（Protein corona induced CMA）（图3）。 图3. 纳米蛋白冠的组分与胞内蛋白(伴侣蛋白、代谢激酶)的交换引发伴侣蛋白介导的自噬(CMA)活性的升高 进一步，研究人员采用代谢组学发现“纳米蛋白冠诱导的CMA”影响细胞糖酵解，引发细胞外酸化率（ECAR）显著增加。结合脂质组学发现的特定脂质，利用iMScope TRIO（Shimadzu Corporation）进行鉴定和可视化分布分析显示在动物组织水平纳米蛋白冠的存在一定程度上扰动肿瘤组织中的脂质种类和分布（图4），扰动的脂质主要富集在胆碱代谢、甘油磷脂和鞘脂代谢途径。 图4. 纳米蛋白冠引发的CMA重塑细胞能量代谢和脂质代谢 结论综上所述，此项工作首次阐明了纳米颗粒从血液到亚细胞微环境转运过程中的演化模式，发现了“纳米蛋白冠”的胞内微环境特异性，进而重塑细胞代谢，为深入理解纳米-生物界面调控纳米材料复杂生物学效应提供了新认识和理论支撑。同时借助岛津成像质谱显微镜iMScope，可在肿瘤组织内部原位清晰展现出包括磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺 (PE)、磷脂酰肌醇(PI)类脂质等多种成分均发生了明显变化。通过空间可视化成像技术，不仅可实现在分子水平上对纯纳米粒子和纳米蛋白冠的生物毒理学效应进行有效研究，同时也为未来对更多种类的纳米搭载生物诊疗试剂和材料的毒理学和安全性评价提供更为直观有力的研究手段。 原文链接https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2200363119参考文献：[1] Cao M. et al. Molybdenum Derived from Nanomaterials Incorporates into Molybdenum Enzymes and Affects Their Activities in vivo. Nature Nanotechnology, 2021, 16: 708-716.

硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤个硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤 -哺乳动物的大脑极易遭受缺氧影响- 大脑对缺氧敏感的机制尚不完全清楚。H2S是一种抑制线粒体呼吸的气体，缺氧可以诱导H2S的积累。Eizo Marutani等人研究发现，在小鼠、大鼠和自然耐缺氧的地松鼠中，大脑对缺氧的的敏感性与SQOR的水平及分解硫化物的能力成反比。硫醌氧化还原酶（sulfide: quinone oxidoreductase , SQOR）是一种谷胱甘肽还原酶家族的膜结合黄素蛋白，为硫化物氧化解毒的一种关键酶。沉默的SQOR增加了大脑对缺氧的敏感性，而神经元特异性的SQOR表达则阻止了缺氧诱导的硫化物积累、生物能量衰竭和缺血性脑损伤。降低线粒体中SQOR的表达，不仅增加了大脑对缺氧的敏感性，也增加了心脏和肝脏对缺氧的敏感性。硫化物的药理清除维持了缺氧神经元的线粒体呼吸，并使小鼠能够抵抗缺氧。相关研究于2021年5月发表在Nature子刊Nature communications上，题为《Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury》，该研究由美国马萨诸塞州总医院以及哈佛医学院共同完成。该研究团队一开始的研究方向并不是寻找可以治疗脑卒中的靶点，他们的研究方向是「人体冬眠」，就像以往科幻电影里的那种，得了某种不治之症，然后进行冷冻或者其他技术的冬眠，等待科技进步以后，再次复苏。一开始，他们是要寻找可以对小鼠进行催眠的物质，锁定在了H2S。期初，吸入H2S的小鼠进入了一种「冬眠」状态，体温下降，无法动弹。但是，令人惊讶的是，小鼠很快就对吸入H2S的影响产生了耐受性。到了第五天，他们行动正常，不再受到H2S的影响。更有趣的现象是，研究团队发现，对H2S耐受的小鼠，对缺氧也能非常好的耐受。因而研究团队提出了SQOR基因在耐缺氧中起发挥重要作用的假设。实验方法描述所有小鼠都被饲养在12小时的昼/夜循环中，温度在20-25°C之间，湿度在40%-60%之间。 -间歇性H2S吸入- 小鼠暴露于80 ppmH2S的空气中连续5天，每天4小时。实验过程中实时监测H2S浓度和FiO2。每天在H2S吸入前后测量直肠温度，以检查H2S对体温的影响。 -CO2产生量的测量- 最后一次的吸入空气或H2S24小时后，在对照组或硫化物预处理小鼠中测量二氧化碳的产生。将小鼠放置在全身体积描记系统内，并测量二氧化碳的产量。 -小鼠的缺氧和缺氧耐受性- 为了测量缺氧耐受性，在最后一次空气或H2S吸入24小时后，将小鼠放入透明的塑料室中。然后，用低氧气体混合物以1 L/min连续冲洗腔室，以达到所需的FiO2。在缺氧暴露期间连续观察小鼠最多60 min，当小鼠出现严重痛苦迹象（扭动或发作、呼吸频率低于6/分钟和尿失禁）时，将其取出，用5%异氟烷安乐死并视为死亡。 -组织采集- 将小鼠采用异氟醚麻醉，呼吸机机械通气。用空气或缺氧气体混合物通气3 min后，将小鼠进行安乐死，开始取材。实验数据a：对照组和硫化物预处理组（SPC）小鼠的体温b：二氧化碳产生率（VCO2） c：血浆中硫化物的浓度d：血浆中的硫代硫酸盐、脑组织中的硫化物浓度f：脑组织中的硫代硫酸盐、 g：存活率h：小鼠在5% O2低氧下的VCO2i：常氧和5%低氧下，脑组织中的硫化物j：per sulfide，k NADH/NAD+比l：乳酸水平。m脑组织中的SQOR相对表达量，n、o：脑组织和心脏组织中 SQOR蛋白水平p、q：离体脑线粒体的氧气消耗速率 (OCR)r：计算得到的 ATP转换率。地松鼠的缺氧耐受性和硫胺分解代谢增强研究团队用RNA沉默SQOR，发现可增加大脑对缺氧的敏感性，而神经元特异性SQOR的表达可阻止缺氧诱导的硫化物积聚、生物能衰竭和缺血性脑损伤。SQOR可改善神经元细胞的线粒体功能降低线粒体的SQOR基因的表达，不只是大脑，而且心脏、肝脏对缺氧的敏感性都增加了。硫化物清除剂的作用通过药物清除硫化物，可维持缺氧神经元的线粒体呼吸过程，使小鼠耐受缺氧。该研究阐明了硫化物分解代谢在缺氧时能量平衡中的关键作用，并确定了缺血性脑损伤的治疗靶点。 在自然界中很多强有力的证据可以证明该研究的结论。例如，已知雌性哺乳动物比雄性哺乳动物更能抵抗缺氧，而前者的SQOR水平更高。当女性的SQOR水平被人为降低时，她们就更容易缺氧(雌激素可能是观察到的SQOR增加的原因），例如更年期。此外，一些冬眠动物，如地松鼠，对缺氧有很强的耐受性，这使得它们能够在冬季身体新陈代谢减缓的情况下生存下来。一只地松鼠的大脑比同样大小的老鼠的SQOR高出100倍。该研究的主要研究者说：“人脑的SQOR水平非常低，这意味着即使是少量的H2S积累，就可以影响神经元的健康。我们希望有一天我们研发出像SQOR一样有效的药物，这些药物可以用来治疗缺血性中风，以及心脏骤停引起的缺氧。 -塔望科技-解决方案- 全身体积描记系统小鼠放置于体积描记器内，可以实时监测呼吸，也可进行低氧干预、H2S暴露。可进行低氧耐受实验，也可监测动物的 耗氧量、CO2产生量、呼吸代谢率等。全身暴露染毒系统可以进行长期H2S暴露染毒、低氧实验等。动物能量代谢系统可以综合评估动物不同处理后的各种表型变化：进食量、进水量、进食进水模式、活动量、耗氧量、CO2产生量、呼吸代谢率等。动物低氧高氧实验系统各种常压/低压/高压下的缺氧/高氧实验。可进行恒定低氧，也可进行间歇低氧。 -相关文献- Marutani E, Morita M, Hirai S et al. "Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury".[J]. Nat Commun 12, 3108 (2021). &bull end &bull

生物体中几乎所有的细胞都具有相同的基因组，而不同的细胞类型和功能则由不同的基因表达、表观遗传修饰和翻译后修饰等所决定。解析特定器官或组织中特定细胞的生物大分子图谱对探究发育、细胞间通讯以及疾病的发生发展等都具有重要意义。因此，开发细胞选择性的生物大分子标记方法，近年来受到了科学家们的广泛关注。通过基因编码的方法，人们在活体动物中实现了蛋白质的组织特异性和细胞选择性标记和分析。然而，糖质（glycan）作为另外一种主要的生物大分子，尚无法通过基因编码的方式，实现活体中的细胞选择性标记。糖质以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等形式直接参与细胞的分化增殖、免疫调节、信号转导、细胞迁移等重要的生命活动，对其进行在体标记和分析一直是领域内的一个难点。其中，基于生物正交化学的代谢糖质标记（metabolic glycan labeling）技术已经成为了最主要的工具之一。经过20多年的发展，目前已有数十种非天然糖分子可用以在活细胞和活体中标记糖质。然而，非天然糖在活体中并不具备器官或细胞特异性，无法实现精准的细胞选择性标记，阐释特定细胞群体中糖质所发挥的生物学功能。北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心陈兴教授课题组一直致力于解决这个问题，此前开发了基于靶向性脂质体的非天然糖代谢标记技术，实现了肿瘤组织和脑部的糖质标记。同时，他们意识到，基因编码技术可以在活体中实现更加精准的细胞选择性。为了实现这一目标，继续推进代谢糖质标记技术的应用，2022年5月5日，该课题组在 Nature Chemical Biology 上发表了题为“Cell-type-specific labeling and profiling of glycans in living mice”的论文，报道了一种可基因编码的代谢糖质标记技术（GeMGL）。该技术将“凸凹互补（bump and hole）”的化学遗传学策略与代谢糖质标记方法相结合，利用非天然糖1,3-Pr2GlcNAl（Bump）及其匹配的焦磷酸酶突变体AGX2F383G（Hole）的正交组合，在活体动物上实现了细胞选择性糖质标记和分析。他们从一个具有低标记效率的非天然糖—乙酰胺基葡萄糖的叠氮类似物GlcNAz出发，确认了其代谢通路中的焦磷酸酶AGX是限速酶，将其过表达可以增强代谢强度。他们随即想到，增大非天然基团并对AGX酶进行突变，可能可以开发出凹凸对。于是，他们采用了炔基修饰的乙酰胺基葡萄糖GlcNAl和焦磷酸酶突变体AGX2F383G，通过体外和细胞实验证明了GlcNAl的代谢完全依赖焦磷酸酶突变体AGX2F383G。接着，在多细胞共培养体系和小鼠移植瘤模型中，证明了GeMGL策略的可行性。基于此，他们将该策略拓展到了转基因小鼠中。他们首先利用心肌细胞特异的启动子α-MHC实现了AGX2F383G在小鼠心肌细胞中的特异性表达，然后腹腔注射非天然糖1,3-Pr2GlcNAl，实现了非天然糖分子在小鼠心肌细胞中的特异性代谢。从各组织标记结果来看，GeMGL策略展现出严格的心肌细胞选择性。结合定量蛋白质组学方法，在小鼠心肌细胞中鉴定到582个O-GlcNAc修饰蛋白。分析发现，心肌细胞中许多糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化途径相关蛋白都具有O-GlcNAc糖基化修饰，表明O-GlcNAc糖基化修饰可能在心肌细胞的线粒体能量代谢过程中发挥重要功能。在转基因小鼠中进行的细胞类型特异性代谢糖质标记该工作提供了一种可基因编码的细胞特异性糖质标记技术GeMGL，为在活体层面研究糖质在特定细胞类型中的生物学功能提供了一种便利、有效的工具。该技术有望被推广到更为复杂的神经系统中，并在相关疾病模型中探究糖基化与神经发育、神经退行性疾病等的关系。陈兴 北京大学化学学院教授，生命科学联合中心高级研究员，合成与功能生物分子中心研究员。长期致力于糖化学和糖生物学研究，糖质标记和分析是其研究重点之一。综合运用化学方法、生物手段和纳米技术，研究糖基化的生物学功能及其在代谢疾病及其心血管并发症中的作用。原文连接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01016-4

自新冠病毒爆发以来，治疗新型肺炎的药物和疫苗的研发进展备受瞩目。近期，连续传来好消息：浙江海正药业股份有限公司研制的“法维拉韦”（原名“法匹拉韦”）正式获得国家药监局批准上市、美国吉列德的“瑞德西韦”目前正在武汉金银潭医院等 11 家医院开展多中心临床试验验证、康复者的血浆抗体被用于治疗。在新药研发过程中，非常关键的一环就是评估药物引起的免疫反应，这将决定药物能否上市，能否用来治疗新型肺炎患者。免疫是人体的一种重要的生理功能，人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分，从而破坏和排斥进入人体的危险物质，如抗原、病原体（如病毒、细菌）和炎症刺激。人体免疫系统是人抵御外来感染的防线，而淋巴细胞就是这道防线的哨兵。淋巴细胞包括 B 淋巴细胞和T淋巴细胞。B 淋巴细胞亦称 B 细胞，主要功能是产生抗体，介导体液免疫应答；T 淋巴细胞亦称 T 细胞，发挥细胞免疫及免疫调节等功能。这两种淋巴细胞分工明确，共同杀伤和清除入侵体内的病原体。代谢是细胞合成和分解营养物质的过程，是所有活细胞维持生存、增殖和行使功能的必须生理过程。近些年来，代谢在免疫系统中的作用被越来越多的研究者发现。代谢被视为调控免疫细胞功能与分化的主要因子。在 T 细胞分化过程中，初始 T 细胞、效应 T 细胞和记忆 T 细胞对于能量的需求各异，因此这三种 T 细胞依赖氧化磷酸化和糖酵解的能力各不相同。由此可见，代谢对于免疫系统的功能至关重要。Seahorse 技术作为检测能量代谢的金标准，在病原体感染与免疫方向有着非常广泛的应用，为科学家提供强有力的武器来研究病毒与免疫系统的攻防。1、 巴尔病毒（EBV）诱导 B 细胞进行单碳代谢，驱动 B 细胞转化EBV 可以导致多种 B 细胞淋巴瘤。人们对 EBV 感染 B 细胞后，B 细胞如何快速增殖的机制知之甚少。剑桥大学和哈佛医学院的科学家们 2019 年在 Cell Metabolism 上发表的文章为大家揭开了这个谜题[1]。他们的研究发现，EBV 会重塑 B 细胞的代谢通路，诱导 B 细胞进行单碳叶酸代谢，从而促进 B 细胞获得营养，快速增殖。EBV 上调 B 细胞对外源丝氨酸的摄入，目的是为了支持线粒体的单碳代谢（图 1 ）。他们的工作为开发新的线粒体单碳代谢抑制剂来治疗 EBV 的感染的 B 淋巴瘤提供了理论基础。图 1. Seahorse 的结果表明，丝氨酸的缺失会降低新感染细胞的呼吸作用。（E）EBV 感染 4 天的原代 B 细胞在含有丝氨酸和缺乏丝氨酸的培养基中生长，测量氧气消耗速率（OCR）。（F）根据图E的结果计算得到的代谢参数。2、 调控 CD8 阳性 T 细胞的代谢可以对抗流感病毒感染CD8 阳性 T 细胞在不同的分化阶段，由初始细胞向效应和记忆细胞转换的过程中，线粒体的呼吸是被精密调控的。代谢状态的改变可以满足不同种类 CD8 阳性 T 细胞对能量的需求，有利于它们进行增殖。美国佛蒙特大学的 Champagne 等研究者于 2016 年在 Immunity 上发表成果，揭示 MCJ 蛋白是 CD8 阳性 T 细胞线粒体呼吸的负调控因子（图 2）[2]。MCJ 缺陷的记忆 CD8 阳性 T 细胞对流感病毒的感染具有更强的保护能力。T 细胞代谢与流感病毒感染之间的关系由此可见一斑。此研究揭示 MCJ 可以作为一个治疗靶点来增加 CD8 阳性 T 细胞的反应。图 2. MCJ 缺陷的效应 CD8 阳性 T 细胞氧化磷酸化升高。野生型和 MCJ 缺陷的 CD8 阳性 T 细胞经 CD3 和 CD28 抗体激活 2 天。（A）细胞在无刺激培养基中静置 4 小时后 ATP 的浓度。（B）Seahorse 线粒体压力试验测量静置 12 小时的细胞的 OCR。（C）Seahorse 糖酵解压力试验测量细胞的 ECAR。3、 艾滋病病毒（HIV）感染和抗逆转录病毒疗法对免疫细胞功能的影响大家对 HIV 应该很熟悉了。HIV 是一种逆转录病毒，它能够攻击人体免疫系统，在慢性 HIV 感染中，免疫细胞会变得越来越不正常，最终衰竭。2019 年发表在 JCI Insight 上的一篇文章探讨了 HIV 感染以及相应的抗转录病毒疗法对免疫细胞代谢的影响[3]。德国杜伊斯堡大学 Korencak 等人的研究结果表明，在 HIV 感染时，大多数免疫细胞的呼吸作用都会大幅降低，而这种代谢的变化与慢性免疫激活和衰竭是联系在一起的。当用抗逆转录病毒疗法治疗 HIV 感染的患者时，除了 CD4 阳性 T 细胞以外，其他类型的免疫细胞的呼吸作用可以得到恢复（图 3 ）。这一最新的研究成果为评估抗病毒药物对于人体免疫功能的副作用提供了一个很好的方法。图 3. 与 HIV 阴性的患者相比，HIV 阳性、未治疗的患者和抗逆转录病毒疗法治疗的患者显示基础呼吸和最大呼吸降低。（A）Seahorse 线粒体压力测试比较 HIV 阳性、未治疗和治疗患者，以及健康人的 CD4 阳性 T 细胞的基础和最大线粒体呼吸。（B）Seahorse 糖酵解压力测试结果表明，CD4 阳性 T 细胞的糖酵解能力在三组患者中没有显著性差异。免疫代谢是一个快速增长的研究领域。代谢与免疫细胞的功能息息相关，为研究免疫生物学提供了新的策略。安捷伦 Seahorse 在免疫学研究中的应用囊括了免疫学的各个方面。参考文献1. Wang, L. W. et al. Epstein-Barr-Virus-Induced One-Carbon Metabolism Drives B Cell Transformation. Cell Metab30, 539-555 e511, doi:10.1016/j.cmet.2019.06.003 (2019).2. Champagne, D. P. et al. Fine-Tuning of CD8(+) T Cell Mitochondrial Metabolism by the Respiratory Chain Repressor MCJ Dictates Protection to Influenza Virus. Immunity44, 1299-1311, doi:10.1016/j.immuni.2016.02.018 (2016).3. Korencak, M. et al. Effect of HIV infection and antiretroviral therapy on immune cellular functions. JCI Insight4, doi:10.1172/jci.insight.126675 (2019).推荐阅读：1. 战胜新冠病毒可用之利器 | 安捷伦 Seahorse 助力抗病毒研究 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100320/news_522313.htm2. 抗击新型冠状病毒，安捷伦核酸/蛋白质质量控制产品从这些方面入手！ https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100320/news_521879.htm 关注“安捷伦视界”公众号，获取更多资讯。

近年来，医学领域的基础研究日趋系统化和多学科交叉，系统生物学的迅猛发展翻开了临床实践、药物研发的新篇章。作为国内较早涉足系统生物学研究的贾伟教授研究团队，近年来应用代谢组学技术对各种临床疾病的早期预测、诊断和预后的生物标志物进行了广泛的研究，现以结直肠癌的系列研究为例介绍我们的研究进展。　　研究团队首先采用气相色谱质谱联用、液相色谱质谱联用分析方法，结合单维统计、多维统计的代谢组学研究技术，对I-IV期的64名肠癌患者和65名健康志愿者分别进行了血清和尿液代谢标志物的筛查，并进一步在扩大的研究对象101名肠癌患者和103名健康人中对所发现的潜在代谢标志物进行了验证。　　研究结果显示，肠癌患者与健康人的血清代谢物组成具有显著差异。肠癌患者的糖酵解通路中的两个代谢产物丙酮酸和乳酸在血清中呈显著性升高，三羧酸循环中的琥珀酸、异柠檬酸、柠檬酸中间产物呈下降趋势 油胺在肠癌病人血清中的含量也有显著性降低 尿素循环代谢物精氨酸、鸟氨酸和瓜氨酸在病人血清中均显著降低，脯氨酸、羟基脯氨酸和谷氨酸也显著下降 另外，色氨酸及其相关的代谢物5-羟基色氨酸和5-羟基吲哚乙酸在肠癌组和正常组之间有显著性差异，提示与5-羟色胺的代谢相关。研究结果还显示，血清代谢产物不仅可以将肠癌Ⅱ-Ⅳ期的患者与健康人明显区分开，还能将Ⅰ期的早期肠癌患者与健康人也区分开来。我们的相关研究结果从2009年开始陆续发表在专业领域内具有较大影响力的杂志Journal of Proteome Research(2009和2013)上。　　尿液代谢组学结果同样显示，结直肠癌患者和正常人的代谢谱亦呈显著差异。结直肠癌患者中的色氨酸代谢上调，组胺和谷氨酸代谢通路、三羧酸循环和肠道菌群代谢紊乱。另外，结直肠癌病人中紊乱的代谢谱，如5-羟色氨酸代谢物、三羧酸循环代谢和肠道菌群代谢物在手术后得到明显改善。研究进而开展了二甲肼(DMH)所致结肠癌早期病变的SD大鼠模型的研究，同样发现这些代谢物的波动和紊乱。研究结果发表在Journal of Proteome Research (2010和2012)上，并得到美国ACS和TIME(时代周刊)为代表的多家权威媒体的重点报道和关注，对该研究结果和前景给予了极高的评价。　　在结直肠癌血清和尿液的代谢组学研究基础上，我们对肠癌的组织也进行了深入的研究，对组织的研究可以有效规避血清、尿研究中由于饮食差异等外界因素对体内代谢物的影响带来对研究结果的影响。研究团队首先对来自上海地区的结直肠癌和癌旁组织进行研究，发现了一组在癌和癌旁组织中具有显著性差异的代谢物。进而对来自北京、浙江和美国加州另外3个不同地区的结直肠癌和癌旁组织也进行了研究。结果显示肠癌组织中总的代谢物变化趋势在4个不同地区的样本具有很高的相似性，其中的15个代谢分子呈现出完全一致的变化趋势。进一步研究发现这些差异性代谢物的变化与所在的代谢通路上的基因表达水平的变化呈高度的一致性。这些差异代谢物包括上调的犬尿氨酸、b-丙氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、2-氨基丁酸、棕榈油酸、焦谷氨酸、天冬氨酸、次黄嘌呤、乳酸、豆蔻酸、甘油、尿嘧啶、腐胺，以及下调的肌醇。差异表达性的基因包括LDHA、TALDO1、GOT2、MDH2、ME1、GAD1、ABAT、PANK1、DPYD、ACLY、FASN、SCD、IDO1、GPX1、GSTP1、GSR、GSS、GGCT、ANPEP、CAT、ERCC2。结合代谢物和基因表达变化发现的结直肠癌的代谢物模式和基因表达模式特点主要可以从三个方面阐释其生物特性：1)“瓦伯格效应”(Warburg Effect)：这是肿瘤细胞能量代谢的典型特征，表现在大量地摄取葡萄糖进行有氧糖酵解，生成大量的乳酸，同时为不断生长的肿瘤细胞提供生物合成原料 2)伴随着糖酵解的上升，用于大分子物质合成的代谢中间体显著上升：肿瘤细胞的代谢会产生大分子中间体来支持细胞生长，导致某些特定的游离脂肪酸(豆蔻酸、棕榈油酸)和核酸(次黄嘌呤)的浓度上升。在肿瘤细胞中，高表达的ACLY、 FASN和SCD同样提示了脂肪酸合成的增强。而b-丙氨酸在肿瘤细胞生长中明显的变化可能与脂肪酸合成中的乙酰辅酶A和丙二酸辅酶A有着密切的联系，提示这种变化可能与肠道菌群代谢有相关性 3)肿瘤细胞内维持较高的氧化应激水平：我们发现肿瘤组织内具有抗氧化活性代谢物的浓度显著上升。由于肿瘤细胞加速合成代谢而产生较高的活性氧，从而使胞内氧化应激水平上升。所发现的这些具有抗氧化活性的代谢产物在肿瘤组织中被大量的合成，提示肿瘤细胞通过改变代谢模式，用还原性的分子来平衡活性氧，从而在较高的氧化应激水平下维系其生理和代谢功能。实验中发现，氧化应激的生物标志物视晶酸、2-氨基丁酸在肿瘤细胞中上升。同时，与谷胱甘肽相关的基因包括GPX1、GSR、GGCT、GSTP1也在肿瘤组织中显著升高。该研究结果发表于国际知名的癌症研究期刊ClinicalCancer Research(2014)。　　我们相信对结直肠癌的系统性的代谢研究，对寻找和发现具有临床早期诊断和预后价值的生物标志物研究提供了极大的可能性，为未来的临床转化研究奠定了坚实的基础。　　 　　原文出处：　　1.Qiu, Y. Cai, G. Su, M. Chen,T. Zheng, X. Xu, Y. Ni, Y. Zhao, A. Xu, L. X. Cai, S. Jia, W., Serummetabolite profiling of human colorectal cancer using GC-TOFMS and UPLC-QTOFMS.Journal of Proteome Research. 2009, 8, 4844–4850.　　2.Qiu, Y. Cai, G Su, M. Chen, T. Liu, Y. Xu, Y. Ni, Y. Zhao, A. Cai, S. Xu, L. X. Jia, W.,Urinary Metabonomic Study on Colorectal Cancer. Journal of Proteome Research.2010, 9, 1627–1634.　　3.Cheng, Y., Xie, G., Chen, T., Qiu, Y., Zou,X., Zheng, M., Tan, B., Feng, B., Dong, T., He, P., Zhao, L., Zhao, A., Xu,LX., Zhan,g Y., Jia, W. Distinct urinary metabolic profile of human colorectalcancer. Journal of ProteomeResearch. 2012, 11(2):1354-63.　　4.Tan, B, Qiu,Y, Zou, X, Chen, T, Xie, G, Cheng, Y, Dong, T, Zhao, L, Feng, B, Hu, X, Xu, L.X, Zhao, A, Zhang, M, Cai, G, Cai, S, Zhou, Z, Zheng, M, Zhang, Y & Jia, W.Metabonomics identifies serum metabolite markers of colorectal cancer. Journalof Proteome Research 2013, 12, 1354?1363.　　5.Qiu, Y. Cai,G. Zhou, B. Li, D. Zhao, A. Xie, G. Li, H. Cai, S. Xie, D. Huang,C. Ge, W., Zhou,Z. Xu, L. Jia, Weiping Zheng, S. Yen, Y. Jia, W. Metabonomicsof human colorectal cancer: new approaches for early diagnosis and biomarkerdiscovery. Clinical Cancer Research.2014, 20(8):15.

人类真皮成纤维细胞是皮肤的细胞成分，由于它们的动态细胞特性而表现出细胞间表型异质性。因此，单个真皮成纤维细胞可以有不同的细胞特性，负责伤口修复、纤维化或细胞外基质的重塑。脂质代谢在具有不同表型的成纤维细胞中是否存在不同的形态，以及脂质成分是否参与成纤维细胞亚型的建立尚不清楚。　　2022年4月，洛桑联邦理工学院的Laura Capolupo等人在Science上发表了题为“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity”的研究成果，通过空间分辨代谢组学和单细胞转录组学研究方法，通过研究单个细胞的脂质组成，揭示了鞘脂在成纤维细胞状态确定中的驱动作用。研究背景　　外部信号(例如激素、细胞因子和生长因子)和细胞自主特性(例如单个细胞的转录和代谢状态)共同决定细胞命运的决定。尽管在数十年的深入研究中，外部信号的作用方式已经得到了广泛的详细说明，但细胞自主对命运决定的分子基础仍难以捉摸。脂质参与能量代谢，负责生物膜的组装，充当信号分子，并与蛋白质相互作用以影响其功能和细胞内分布。脂质组成因细胞类型而异，并在分化事件中重新编程。然而，脂质组重塑是否以及如何帮助改变细胞特性尚不清楚。　　研究思路　　研究结果　　1. 通过空间代谢组学揭示脂质异质性的组织原理，单细胞分析显示脂质协同调节　　图1和图2展示了研究人员首先对原代真皮人成纤维细胞 (dHF) 进行了空间代谢组学解析，结合电喷雾电离液相色谱-质谱(ESI-LC/MS)和基于多反应监测(MRM)的脂质组学分析，发现dHF 中存在两个共存的脂质变异轴。一个轴与细胞内组织有关，另一个轴与脂质相关的细胞间异质性有关，其中鞘脂途径受到高细胞间变异性的影响。随后的单细胞脂质组根据脂质组成对细胞进行分组，产生了不同的细胞簇。当考虑鞘脂的水平时，某些鞘脂在特定的细胞簇中富集，表明 dHF 以不同的鞘脂代谢状态存在。　　研究人员随后用可识别不同鞘脂头部基团的荧光标记的细菌毒素对细胞进行染色，验证了这一结果，发现dHF 以亚稳态鞘脂代谢配置存在，与给定的表型状态相对应，并在细胞世代中持续存在，研究人员将这些脂质代谢状态称为lipotypes。　　图1 | dHFs的单离子空间代谢组学分析　　(A)空间代谢组学检测方法示意图　　(B)正离子模式检测的部分脂质成像图　　(C)每个像素的PCA坐标显示　　(D)前10种脂质的贡献度展示　　图2 | 单细胞脂质组学分析　　(A)空间代谢组数据单细胞分析方法示意图　　(B)显示通过257个细胞计算的脂质CV的条形图　　(C)脂质协变网络　　(D)单细胞脂质组学数据的t-SNE图　　(E)鞘脂染色t-SNE分布图　　(F)鞘脂前体和负责鞘脂的成像图　　2. 单细胞转录组测序对细胞类型进行分类并对应不同脂型结合分析　　研究人员接着对dHF 进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，并将转录组定义的亚型与鞘脂定义的亚型联系起来，发现特定的lipotypes与普遍的细胞状态有关，表明lipotypes是 dHF 细胞状态的标志物。此外，dHF lipotypes还反映在不同真皮区域的成纤维细胞亚型上，如真皮较深区域的网状成纤维细胞与较浅区域的乳头状成纤维细胞会呈现差异化的lipotypes，且与皮肤癌的相关性不同。由此，lipotypes可以在体内标记特定的 dHF 群体。　　图3 | 脂肪类型映射到转录细胞的状态　　(A)通过指定聚类对5652个单独DHF的scRNA序列进行UMAP嵌入分析　　(B)聚类标记基因的基因表达点图　　(C)A中单个dHF细胞的扩散图，突出了不同细胞状态之间转录变异轴　　(D)DHF的sRNA序列数据PAGA轨迹分析图　　(E)每个FACS分类的脂肪型群体的富集基因的平均基因表达热图　　(F)不同的脂型基因特征分数UMAP图　　(G)不同簇细胞的平均脂型z分数点图　　(H)ShTxB2e+、ShTxB1a/2e+、ChTxB+和triple+的PAGA轨迹分析图　　(I)成纤维细胞(ACTA2)和基底细胞(LMNA)的两种典型标记物的UMAP图　　(J)几种染色细胞的共焦显微照片　　3. 鞘脂扰动对细胞状态的影响　　研究人员最后探究了鞘脂扰动对细胞状态的影响，发现lipotypes异质性通过使原本相同的细胞对细胞外刺激的反应多样化来影响细胞特性，并且操纵鞘脂组成足以将细胞重新编程为不同的表型状态。此外，鞘脂还能整合到参与细胞状态确定的调节回路中，这些回路解释了代谢和转录成纤维细胞的异质性。具体来说，研究人员观察到鞘脂调节成纤维细胞生长因子2 (FGF2) 的信号传导，其中globo系列鞘脂Gb3/Gb4 充当正调节剂，而神经节苷脂GM1 充当负调节剂。反过来，FGF2 信号通过维持导致Gb3/Gb4 产生的替代代谢途径来抵消 GM1 的产生。　　图4 | 鞘脂扰动对FGF信号的影响　　相关讨论　　该研究通过将高分辨率质谱成像与单细胞转录组学相结合，测量了单个人类真皮成纤维细胞的脂质组和转录组，发现特定脂质代谢途径的细胞间变化有助于建立参与皮肤结构组织的细胞状态如图5所示。这为细胞间异质脂质代谢在多细胞系统的自组织中发挥指导作用提供了证据。图5 |鞘脂控制真皮成纤维细胞异质性

今天要讲到的代谢组学妙手来自何方？ 来自我们优秀的用户——迈理奥（Meliomics）。迈理奥的快速崛起，源自于他们对代谢组学领域的深刻理解和持续创新，而安捷伦出色的仪器和解决方案也为其提供了重要支持。日前，我们有幸采访到了迈理奥首席科学家厉良教授（加拿大皇家科学院院士）和学术总监李佳博士，深入了解了代谢组学领域及其检测环节所面临的挑战与机遇。厉良教授是享誉国际的质谱和代谢组学专家，加拿大皇家科学院院士、加拿大国家代谢组学研究创新中心联合主任、加拿大阿尔伯塔大学终身教授、人类代谢组计划联合发起人、人类代谢组学数据库 HMDB 联合创始人，积累了丰富的学术成果，获得诸多行业赞誉。图 1. 厉良教授正在接受采访 什么是代谢组学？ 随着人们生活水平的提高，健康已成为重要关注点。常规体检通过检测肌酐、尿酸、胆红素等代谢物来评估健康状态。然而，对于某些复杂的疾病，常规检测方法可能无法提供足够的信息，需要更先进的技术来辅助。以新生儿筛查为例，代谢组学技术能在几分钟内快速识别 40 多种遗传代谢病的生物标志物。那么，什么是代谢组学呢？代谢组学是通过质谱等高通量技术手段，研究和发现特定生理时期内生物体的所有低分子量的物质，并进行定性和定量分析，探索代谢物变化与生物过程之间的有机联系。简单来说，代谢组学就是研究生物体内所有小分子代谢物的科学。癌细胞为了满足自身快速增殖的能量需求，通常会加速和增加生物能量代谢途径，包括通过糖酵解提高葡萄糖摄取以及引起三羧酸循环的变化。想象一下，借助代谢组学技术，我们有望在癌症早期进行发现和干预，避免病情发展到晚期扩散才进行治疗。这种早期诊断和干预策略，能够显著提升治疗效果，改善患者的生存质量。 图 2. 葡萄糖、乳酸和三羧酸循环对抗肿瘤免疫的影响 质谱检测在代谢组学领域面临哪些挑战？如何应对？ 代谢组学领域的研究在检测环节面临很多挑战，厉良教授介绍到，代谢物常用质谱进行检测，但检测方法还有几个层面亟待提升。迈理奥正在通过颠覆性的创新技术克服常规代谢组学方法的瓶颈，从而提升检测的准确性和效率。 01 代谢物的检测覆盖率：很多代谢物电离效率不高或难以在色谱柱上保留，导致质谱不容易捕捉到这些物质。针对这一问题，迈理奥巧妙运用了化学衍生化的方法，使代谢物拥有疏水基团和叔胺结构，显著提高其色谱柱的保留性能和离子化效果，结合安捷伦高分辨质谱仪器，提升代谢物检测灵敏度 10-1000 倍，可检测8000-13000 个色谱峰对，极大地提升了代谢物的检测效率。使得更多的代谢物能够被准确、全面地检测到。 02 代谢物的定量分析：代谢物的准确定量应使用其对应的同位素内标矫正，但并不是所有代谢物均有同位素内标，或即使有，价格往往非常昂贵。针对这一难题，迈理奥采用同位素双标记的方法，为每种代谢物生成一一对应的同位素内标，进行精确的定量分析。代谢组学研究中很多时候不需要绝对定量检测，仅需要通过相对定量检测确定代谢物的变化趋势，即可为进一步研究和转化提供重要参考。 03 代谢物的鉴定：质谱灵敏度较高，因此会检测到很多离子信号，但是如何鉴定其为具体的某种代谢物，这方面能力仍然需要提升。 为了得到更准确的代谢物鉴定结果，迈理奥建立了专业的三层级代谢物鉴定数据库，实现了1400+个代谢物的精准鉴定和7000+个代谢物的可靠推定。为了进一步提高代谢物的鉴定能力，迈理奥正在构建基于 AI 的规模更大、更专业化的数据库，此举旨在提高鉴定精度，确保检测结果的准确性，从而为科学研究和临床应用提供更加可靠的支持。图 3. 迈理奥技术人员进行代谢组学实验 在代谢组学研究领域，质谱仪需要满足哪些要求？ 在代谢组学研究领域中，质谱仪发挥着非常重要的作用，因此厉良教授认为，质谱仪需要尽量满足以下要求：1灵敏度，确保能够检测出样本中浓度很低的化合物，使多种代谢物的峰强度和面积都能得到很好的体现； 2分辨率，确保能够区分并准确识别具有接近质量数的多种代谢物；3稳定性，确保从样品前处理、液相分离、到质谱检测等各个环节都保证较高的稳定性，从而确保大队列和长时间的检测项目都能保证检测输出的一致性； 4数据处理能力，确保有软件能便捷地把各种峰型的结果进行分析汇总。图 4. 安捷伦仪器安捷伦的高端质谱仪器，在灵敏度、分辨率、稳定性和数据处理方面都可以满足需求，而且在性价比方面也占有一定优势，方便将来向更多的实验室推广整套技术和解决方案。图 5. 安捷伦软件界面 代谢组学的临床转化和应用前景？ 在基因组-转录组-蛋白质组-代谢组的系统生物学框架内，代谢组学处于最下游，最接近生物表型，比其他组学更具时间敏感性，因此可以更容易直接与表型建立关系。通俗点讲，就是我们的基因可能不会经常变化，但是代谢物却在一直变化，观察整个代谢组的变化，可以评估人体的健康或疾病状态，例如最常见的就是糖检测和诊断糖尿病之间的联系。 图 6. 系统生物学与人体表型之间的联系目前，代谢组学在临床领域的应用主要有三个方面：1疾病生物标志物的发现：代谢组学可以帮助识别与特定疾病相关的生物标志物，这些标志物可用于疾病的早期诊断、疾病的分型或预后评估。这对于提高疾病的检测精度和患者管理具有重要意义。 2药物代谢与反应监测：在药物开发的临床试验阶段（包括一期、二期和三期），代谢组学通过分析代谢组的变化，帮助明确药物的作用机制。此外，它还可以用于评估不同人群对治疗的响应水平，支持精准医疗的实施。3疾病预防和健康管理：通过观察多种代谢物（如指纹图谱）的变化，代谢组学可以评估个体的整体健康状况，并预测潜在的疾病风险。这为早期干预提供了依据，有助于预防疾病的发生。 迈理奥是谁？作为开拓代谢组学新科技的先锋，迈理奥在首席科学家厉良教授的全程指导下，组建了以归国博士赵爽为核心的专业团队，创建了全球领先的 DeepMarker MT 代谢组学平台和 DeepMarker LT 脂质组学平台，专注于全方位、个性化、一站式的科研服务和创新医疗诊断技术的开发，推动生物标志物探索、健康检测等生命科学领域的创新与变革。 颠覆性的技术创新突破了常规方法的瓶颈，已应用于数百项研究，涉及疾病诊断、健康监测、药物研发、中医药研究、食品农业、环境监测等领域，助力高水平的科学研究以及高效的临床转化，成果显著，如阿尔茨海默症（加拿大脑计划）生物标志物的探索、乌帕替尼（艾伯维）的新适应症疗效评估、食品发酵过程监测等，体现了更高灵敏度、高覆盖率、高精准定量、高稳定性的全方位、多层面的领先优势。结语代谢组学作为后基因组时代发展最快、最热门、极具潜力的组学新兴学科，广泛应用于生命科学各领域，为发现生物标志物、探寻疾病机制等提供了强大的技术平台。感谢迈理奥一直走在突破代谢组学技术瓶颈、助力千亿级疾病早筛市场的道路上。安捷伦也将继续与迈理奥及各位行业合作伙伴通力协作，通过提供尖端、稳定、高性能的产品平台，以及专业的服务和支持，助力更多本土企业实现创新和发展。

p 　　 strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 导读： /span /strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 受Frontiers in Immunology杂志邀请，陆军军医大学第二附属医院(新桥医院)临床医学研究中心李咏生教授与肿瘤科朱波教授一起主编了“Metabolism of Cancer Cells and Immune Cells in the Tumor Microenvironment”专题，于2019年3月21日正式发表。本专题旨在汇集一系列肿瘤免疫代谢的优秀论文，回顾癌细胞和免疫细胞代谢的进展和前景，激发研究人员对未来肿瘤免疫代谢的研究，以及为临床癌症治疗提供线索。 /span /p p 　　免疫编辑协调肿瘤的发生和发展。尽管最近免疫疗法的进展令人鼓舞，并且无数患者已经从中显著获益，但由于肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)的复杂性和多样性，大部分患者仍然对免疫疗法反应较弱。探索TME驱动的肿瘤发生和发展的潜在机制对于开发癌症治疗的潜在精确方法是亟待解决的科学问题。 /p p 　　细胞需要能量来维持其存活，并且多种代谢物自身也具有生物活性。代谢调节细胞的表型和生物学功能已被广泛认知。在TME中，肿瘤细胞和免疫细胞重编程其代谢模式以适应缺氧、酸性和低营养的微环境。例如，肿瘤细胞显示增强的有氧糖酵解(Warburg效应)但减少氧化磷酸化(OXPHOS)。巨噬细胞倾向于M2极化，表现出上调的脂肪酸合成和β-氧化。细胞毒性T淋巴细胞显示出下调的糖酵解，但OXPHOS增强。因此，肿瘤微环境中各种细胞的代谢重编程对肿瘤免疫编辑具有重要意义。了解肿瘤细胞和免疫细胞的代谢重编程将为调节肿瘤免疫提供新的方向。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/4c17f871-5c6d-449f-bdda-7274907c4744.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 460" height=" 600" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 460px height: 600px " / /p p style=" text-align: center " strong 《肿瘤免疫代谢》专题电子书封面 /strong /p p 　　在这种背景下，受Frontiers in Immunology杂志邀请，陆军军医大学第二附属医院(新桥医院)临床医学研究中心 strong 李咏生 /strong 教授与肿瘤科 strong 朱波 /strong 教授一起主编了“ strong Metabolism of Cancer Cells and Immune Cells in the Tumor Microenvironment /strong ”专题，于2019年3月21日正式发表(电子书链接: a href=" https://www.frontiersin.org/research-topics/5072/metabolism-of-cancer-cells-and-immune-cells-in-the-tumor-microenvironment" target=" _self" https://www.frontiersin.org/research-topics/5072/metabolism-of-cancer-cells-and-immune-cells-in-the-tumor-microenvironment /a )。本专题旨在汇集一系列肿瘤免疫代谢的优秀论文，回顾癌细胞和免疫细胞代谢的进展和前景，激发研究人员对未来肿瘤免疫代谢的研究，以及为临床癌症治疗提供线索。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/661bc123-fa6c-4ca4-b61b-6a30f3023e23.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center " strong 电子书内容目录 /strong /p p 　　缺氧有助于致癌基因的激活和肿瘤抑制因子的丧失，这些抑制因子构成了Warburg效应的主要调节因子和许多其他代谢途径，例如谷氨酰胺酶水解。缺氧诱导因子通过增加血管内皮生长因子促进血管生成并调节TME中的细胞表型。 strong Sormendi和Wielockx总结了目前在癌症发展过程中缺氧重编程TME中癌细胞和免疫细胞代谢的进展及机制。内皮细胞(EC)介导血管新生用于向肿瘤组织输送氧气和营养物质。Zecchin等讨论了EC如何调整其代谢以在TME中形成血管。 /strong /p p 　　免疫和线粒体彼此紧密相关。线粒体是细胞能量代谢最重要的细胞器。它们调节免疫细胞的活化，分化和存活，以及释放信号，如线粒体DNA(mtDNA)和线粒体ROS(mtROS)，以调节免疫细胞的转录。 strong Angajala等讨论了线粒体协调驱动不同免疫反应的潜在机制。 /strong /p p 　　甲羟戊酸代谢常由糖酵解推动，它是癌症干细胞和免疫细胞的关键代谢途径，可调控免疫监视。 strong Gruenbacher和Thurnher讨论了激活和分化诱导的代谢重编程如何影响免疫和癌细胞中胆固醇生物合成的甲羟戊酸途径。他们得出结论，虽然抑制肿瘤细胞中甲羟戊酸代谢可能会减弱生长和增殖，但先天免疫细胞如巨噬细胞中的甲羟戊酸途径可能有助于肿瘤免疫。 /strong /p p 　　芳烃受体(AhR)是一种重要的胞浆中配体依赖性转录因子，并且在癌症的起始、进展、侵袭和转移中起关键作用。AhR和免疫系统之间的相关性已被认识并被建议作为免疫抑制效应物。 strong Xue等综述了AhR在肿瘤免疫中的作用及其在TME中的潜在机制。 /strong /p p 　　T细胞是抗肿瘤免疫的主要成分。他们动态的代谢程序决定了其分化、激活和功能。目前，操纵T细胞代谢途径的重编程是一种治疗方法，特别是用于抗肿瘤免疫。 strong Kouidhi等介绍了一些与T淋巴细胞功能和分化有关的潜在细胞代谢途径。他们还总结了T细胞亚群特定的代谢需求和信号通路的前沿进展。 /strong /p p 　　总之，构成该专题的八篇文章提供了对TME中癌细胞和免疫细胞代谢的关键机制的见解。该专题将有助于激发研究人员探索代谢免疫学的问题，并有助于在临床癌症治疗中制定有效的策略。 /p p 　 span style=" font-family: " times=" " new=" " 　References /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　1. https://www.frontiersin.org/research-topics/5072/metabolism-of-cancer-cells-and-immune-cells-in-the-tumor-microenvironment /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　2. Garaude J. Reprogramming of mitochondrial metabolism by innate immunity. Curr Opin Immunol. 2018 Oct 1 56:17-23. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　3. Stienstra R, Netea-Maier RT, Riksen NP, Joosten LAB, Netea MG. Specific and Complex Reprogramming of Cellular Metabolism in Myeloid Cells during Innate Immune Responses. Cell Metab. 2017 Jul 5 26(1):142-156. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　4. Biswas SK. Metabolic Reprogramming of Immune Cells in Cancer Progression. Immunity. 2015 Sep 15 43(3):435-49. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　5. Kelly B, O& #39 Neill LA. Metabolic reprogramming in macrophages and dendritic cells in innate immunity. Cell Res. 2015 Jul 25(7):771-84. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　6. Li Y, Wan YY, Zhu B. Immune Cell Metabolism in Tumor Microenvironment. Adv Exp Med Biol. 2017 1011:163-196. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " ------------------------------- /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family: " times=" " new=" " 欢迎关注 3i生仪社 公众号，了解更多生命科学资讯! /span /strong /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: " times=" " new=" " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/1ed19b9c-4c7b-4e26-81bb-7d9c586dfca6.jpg" title=" 3i生仪社二维码.jpg" alt=" 3i生仪社二维码.jpg" / /span /p

如今，心力衰竭（HF）的治疗依然是一个世界性难题。据统计，全球范围有超 3800 万名患者，严重威胁人类生命健康。心力衰竭并非是一种独立的疾病，而是一种临床综合征，几乎包括心脏病在内的所有心血管疾病最终都可能会发展为心力衰竭。心脏肥大是心力衰竭进展过程中的早期病理症状，也是心力衰竭出现的重要临床提示和危险因素。先前研究发现，肠道菌群代谢物能够影响多种疾病的进程，然而，菌群代谢物在心脏肥大和心力衰竭进程中的作用仍有待探究。因此，从代谢组学的角度探究心脏肥大和心力衰竭病理学过程，对于预防心脏肥大，以及发现心力衰竭发生发展机制和治疗靶点具有重要意义。近期，北京大学心血管研究所及团队研究发现，一种名为三甲基 - 5 - 氨基戊酸（TMAVA）的肠道菌群代谢物，通过丁基甜菜碱羟化酶（BBOX）抑制内源性肉碱的合成，最终加重高脂饮食诱导的心脏肥大，揭示出 TMAVA、BBOX 可能是肠道菌群干预治疗心脏肥大的潜在靶点。目前，相关研究以 “”（肠道微生物群产生三甲基 - 5 - 氨基戊酸减少脂肪酸氧化并加速心脏肥大）为题发表于 Nature Communications 上。“在心血管领域，心力衰竭目前仍难以治愈，这种病症可用的药物很少。另外，全球层面关于肠道菌群代谢和心力衰竭关系的研究较少，如果能通过肠道菌群来治疗心脏肥大及心力衰竭，对于广大患者而言是巨大的福音，其产业化前景也非常广阔。” 教授告诉笔者。在北京师范大学化学系本科毕业后进入中国科学院感光化学所工作。2000 年，他赴美国克利夫兰医院（Cleveland Clinic）攻读临床生物分析化学博士，师从美国国家医学院院士 教授。2007 年，他作为 “985” 引进人才进入北京大学心血管所，先后担任副教授、博士生导师、研究室主任等职务。目前，是北京大学心血管研究所副所长，教育部重点实验室主任助理，曾主持国自然血管重大专项培育基金等 7 项国自然基金，共发表 SCI 文章 114 篇，其中 81 篇 SCI 责任作者，SCI 引用 4030 次，拥有 3 项中国发明专利（第一发明人）。北京大学心血管研究所郑乐民菌群代谢物 TMAVA 具有促进心脏肥大的作用菌群代谢物 TMAVA 具有促进心脏肥大的作用在这项研究中，团队通过对 7 年间随访的 1647 名心力衰竭患者的血浆进行 TMAVA 靶向代谢组学检测，他们发现随着 TMAVA 水平的升高，心脏移植和患者死亡的发生率逐渐升高。接下来，研究人员通过小鼠模型探索 TMAVA 在心脏肥大中的作用与机制。他们在高脂喂食小鼠的基础上进行 TMAVA 干预，发现其心脏肥大和心功能障碍进一步加重，同时还伴随心脏脂质沉积，以及血浆甘油三脂、脂肪酸水平的增加。在高脂喂食小鼠 12 周后，通过脂质组学分析，他们发现小鼠心脏脂质代谢谱的改变，中链和长链脂肪酸在心脏中显着增加。机制层面，研究团队发现 TMAVA 不仅通过 BBOX 抑制内源性肉碱的合成，同时通过肉碱 / 有机阳离子转运体抑制肉碱的摄取，导致血浆和心脏组织中肉碱缺乏，并抑制脂肪酸氧化，进而加重高脂饮食诱导的心脏脂质堆积，导致线粒体结构和功能紊乱。随后，研究团队对 BBOX 敲除小鼠进行高脂饮食，发现小鼠血浆和心脏组织中肉碱水平下降，心脏存在异常的脂质堆积，同时表现出与 TMAVA 刺激相似的心脏肥大表型，这意味着 BBOX 通过抑制肉碱的合成加重心脏肥大，外源性肉碱补充剂可逆转 TMAVA 诱导的心脏肥大。总的来说，这项研究发现了菌群代谢物 TMAVA 通过抑制脂肪酸氧化加重高脂饮食诱导的心脏肥大，揭示了肠道菌群来源的 TMAVA 通过抑制肉碱合成和脂肪酸氧化降低，是心脏肥大发展的关键决定因素，并且TMAVA、BBOX 可能是潜在治疗靶点。已联合创办公司进行技术转化对于将这项研究应用在临床还需要解决的问题，总结了两点：其一，质谱代谢诊断。“所谓诊断方法，就是确定何种人群适合采用这种治疗方式。现阶段，我们正在临床方面建立质谱代谢诊断方法，即把质谱技术作为一种诊断方法应用到心力衰竭领域。” 他解释说。其二，菌群干预治疗。“很多研究已经证实，菌群对于很多疾病的治疗有所帮助，但是菌群治疗还没能进入到心力衰竭和脑卒中等患者基数最为庞大的疾病领域。目前，我们正期待通过合成生物学的方法，对菌群通过基因编辑进行改造，以期能够治疗心力衰竭，这在心力衰竭治疗领域非常具有创新性，应用前景较为广阔。” 他指出。“一方面是诊断，即质谱代谢诊断；一方面是治疗，即菌群干预治疗。这两个方面希望在将来都有机会对接临床应用。” 总结道。关于下一步的研究计划，表示，“针对刚刚提到的诊断和治疗两个层面，我们从 2016 年便开始寻求进行产业合作，就目前而言，诊断层面的产业化正在进行中，而治疗层面还没有开始。我们希望能够通过融资来进一步加速进程，也期望有产业合作来共同推动对于心力衰竭的菌群干预治疗。此外，我们也计划将来成立专门的团队来更加深入地研究菌群对心力衰竭的治疗策略。”第一，诊断方面，现阶段心力衰竭现行的检测方法主要是蛋白诊断。“而这正是这篇研究论文创新性的关键所在，揭示出除了蛋白诊断之外还可以用代谢来诊断心力衰竭，这对产业具有很大的推动作用。” 指出。传统的蛋白诊断基本都采用免疫法，即通过抗体和抗原结合的方法。“而我们揭示的方法是通过质谱代谢，借助分子量以及分子结构进行诊断，所以这种方法的特异性在将来有可能超越免疫法，准确率也可能高出很多。” 他表示。“目前，我们在诊断层面已经初具规模，第一，有科研团队；第二，有合作公司。我们已经和联合开发了一些质谱代谢诊断的方法，同时也在申报相关技术专利。” 说道，在他看来，质谱代谢诊断产业在心血管疾病领域中至关重要。“所以，我们需要继续吸引新的融资，以期能够让质谱代谢诊断快速地实现标准化。” 他补充说。第二，治疗方面，目前针对心力衰竭治疗的研究主要围绕细胞受体。据介绍，导致心力衰竭的机理有很多种，其中，最大的问题是线粒体障碍。“线粒体和能量代谢直接影响心力衰竭，而肠道菌群和线粒体之间是有关联的，所以，肠道菌群代谢物会影响到心脏的线粒体。”在他看来，菌群干预治疗将来会是小分子药物的一个有益补充。“我们接下来希望成立独立的团队来开展菌群干预治疗，这比诊断更为复杂，而且投资量也更大，所以我们想成立新的平台进行菌群的产业转化。” 指出。“综合来讲，诊断需要有治疗的配合，所以这两方面都必不可少，这也是我们想要更多投入的目的：一方面，把质谱代谢诊断推进到心力衰竭领域，目前我们已经开展了一些临床实验；另一方面，用于成立新的平台，通过菌群干预治疗包括心力衰竭与中风在内的各种心血管疾病。” 说道。据介绍，去年团队与联合成立了生物技术平台 —— ，专注于开发类器官平台，比如类心脏、类血管，以及癌症类器官等。对比细胞，类器官更能展示细胞所处的状态与细胞间的相互作用，更能模拟动物。“我们有一些需要在动物身上做的研究现在可以通过类器官实现了。” 他说道，“比如，在研究心力衰竭的时候，通过机器人来控制类心脏器官非常便捷，可以直接通过类器官来进行筛选药物对心脏的毒性。”除了心脑血管疾病，衰老以及代谢系统疾病都是世界性的研究课题，对于三者之间的关联，在看来，“衰老会直接引发心脑血管疾病，代谢系统疾病最终的死亡原因也大多是心脑血管疾病，所以，不论是衰老还是代谢最后都会归咎为心脑血管疾病。除此之外，衰老和器官衰老是两个概念，目前没办法来评估人体某个器官的寿命，我们希望未来能够通过蛋白组学、代谢组学技术来更客观地描述各个器官的寿命。”在看来，现阶段心脑血管疾病领域的代谢组学和蛋白组学实现产业化还需要较长的一段时间。“依照目前的状态，蛋白组学五年之内实现产业化非常难，第一，蛋白组学的定量还存在障碍；第二，蛋白组学的成本还相当的高；第三，蛋白组学较为依赖国外进口设备。” 他表示，“相较之下，代谢组学更有可能实现产业化，从而造福于病人。首先，定量准；其次，成本低；再次，越来越多的仪器公司，包括很多国内仪器公司都在研发用于诊断的质谱代谢仪器，如此一来可以打破欧美的垄断局面，实现质谱仪的本土化。”