細胞代謝高靈敏動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

近日，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所飼料質(zhì)量安全檢測與評價創(chuàng)新團隊開發(fā)了一種基于同位素示蹤的細胞芯片—固相萃取質(zhì)譜分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了細胞代謝高靈敏動態(tài)監(jiān)測，系統(tǒng)解析了維生素D3對癌癥代謝調(diào)控機制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《塔蘭塔（Talanta）》上。

針對傳統(tǒng)代謝分析技術(shù)難以實時追蹤動態(tài)代謝通路、區(qū)分同位素標記代謝物靈敏度不足等問題，該研究創(chuàng)新性地將細胞微流控芯片與在線固相萃取質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建了高分辨、高靈敏的實時動態(tài)細胞代謝分析平臺。通過優(yōu)化微流控芯片上的細胞培養(yǎng)條件和固相萃取柱分離程序，系統(tǒng)實現(xiàn)了對氨基酸、有機酸等代謝物的自動化在線富集與檢測，檢測限低至0.10~9.43微摩爾/毫升。引入穩(wěn)定性碳同位素-葡萄糖示蹤技術(shù)，首次在不依賴衍生化的情況下，實時追蹤了癌細胞內(nèi)糖酵解、絲氨酸合成等關(guān)鍵代謝通路的動態(tài)變化。實驗發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞（HepG2）和結(jié)腸癌細胞（HCT116）表現(xiàn)出顯著的瓦博格（有氧糖代謝）效應，其糖酵解活性和乳酸產(chǎn)量顯著高于正常肝細胞，維生素D3活性代謝物1,25-二羥基維生素D3（1,25VD3）可特異性抑制結(jié)腸癌細胞的葡萄糖攝取及下游代謝物合成，揭示了其通過維生素D受體調(diào)控癌癥代謝重編程的新機制。細胞芯片—固相萃取質(zhì)譜分析系統(tǒng)為癌細胞代謝異質(zhì)性研究提供了強有力的工具，并可拓展至藥物篩選、功能成分評價和危害物毒理評估等領(lǐng)域。

該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和中國博士后科學基金等項目資助。（通訊員 劉全吉）