<p>斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員已經(jīng)證明，他們可以從一滴血中測量數(shù)千個分子，其中一些是健康的信號。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種新方法將微采樣設(shè)備(一種用于自我刺破手指的工具)與&ldquo;多組學(xué)&rdquo;技術(shù)相結(jié)合，同時分析大量蛋白質(zhì)、脂肪、代謝副產(chǎn)物和炎癥標(biāo)志物。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;更重要的是，我們已經(jīng)證明，你可以在家里收集血滴，并將其郵寄到實驗室。&rdquo;基因組學(xué)和個性化醫(yī)學(xué)中心主任、該研究的資深作者邁克爾&middot;斯奈德博士說，該研究于1月19日發(fā)表在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>不同于糖尿病的手指針刺測試，它只測量一種類型的分子(葡萄糖)，多組學(xué)微采樣同時提供了數(shù)千種不同分子的數(shù)據(jù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究聽起來類似于過去推廣的檢測單滴血的著名方法，但有重要的區(qū)別:早期的方法是基于復(fù)制現(xiàn)有的診斷測試，而多組學(xué)微采樣使用了一種不同類型的數(shù)據(jù)分析，基于一種稱為質(zhì)譜的技術(shù)，根據(jù)分子的質(zhì)量和電荷對分子進(jìn)行分類。此外，數(shù)據(jù)分析是在實驗室進(jìn)行的，而不是在便攜式盒子里。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>少一點血，多一點見識</strong></span></p> <p><br />越來越多的&ldquo;組學(xué)&rdquo;研究領(lǐng)域不再專注于任何單一的蛋白質(zhì)、代謝物或炎癥標(biāo)志物，而是采用了更廣泛的系統(tǒng)生物學(xué)方法:分析蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)組)、脂肪(脂質(zhì)組)或代謝副產(chǎn)物(代謝組)的整個光譜。盡管最近的進(jìn)展使這種數(shù)據(jù)分析更加穩(wěn)健和高效，但在現(xiàn)實世界中，多組學(xué)研究的實用性受到了樣本收集困難等挑戰(zhàn)的限制。為了測量某人對某種食物或藥物的反應(yīng)，可能需要在短時間內(nèi)采集很多樣本;目前，取樣需要前往診所進(jìn)行10至50毫升的靜脈抽血。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在這項研究中，我們要求參與者在短短四個小時內(nèi)抽取五次血液樣本，&rdquo;斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)博士、FACS遺傳學(xué)教授斯奈德說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;傳統(tǒng)上，這意味著每次都要插入導(dǎo)管，抽出大量血液。到第五次抽簽時，參與者體內(nèi)的鐵和紅細(xì)胞就會減少。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員想知道他們是否可以大幅減少用于多組學(xué)分析的血液容量，但仍然可以分析數(shù)千個分子。在測試了各種微采樣設(shè)備后，他們選擇了一種名為Mitra的便攜式手指棒設(shè)備，它可以將10微升的血液吸入凝膠基質(zhì)中。然后他們測試了多種提取技術(shù)，以分離出蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和代謝物。另一個單獨的微樣本用于測量炎癥標(biāo)志物。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;完全沒有預(yù)料到我們能在這么小的樣本上進(jìn)行這種分析。&rdquo;遺傳學(xué)博士后研究員瑞安&middot;凱洛格(Ryan Kellogg)博士說，他是這篇論文的四位共同主要作者之一。其他三位共同主要作者是斯坦福大學(xué)博士后學(xué)者沈曉濤博士、Daniel Panyard博士和Nasim Bararpour博士。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在對兩個測試對象的初步研究中，研究人員能夠從每個微樣本中測量出128種蛋白質(zhì)、1461種代謝物和776種脂類的水平。然后，他們監(jiān)測了樣品在不同溫度下儲存的穩(wěn)定性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;總的來說，無論溫度如何，很少有蛋白質(zhì)是不穩(wěn)定的。&rdquo;斯奈德說。他說，在特定溫度下，一些脂質(zhì)和代謝物會分解，但大多數(shù)是穩(wěn)定的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)研究人員將微采樣獲得的多組學(xué)結(jié)果與傳統(tǒng)抽血獲得的結(jié)果進(jìn)行比較時，他們發(fā)現(xiàn)這兩種收集類型的結(jié)果在絕大多數(shù)分子上是相似的。相信他們的多組學(xué)微樣本是可靠的，科學(xué)家們接下來測試了新技術(shù)的應(yīng)用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>追蹤個體對食物的代謝反應(yīng)</p> <p><br />研究人員進(jìn)行了一項監(jiān)測營養(yǎng)奶昔分子影響的研究，在28名參與者從代餐奶昔中攝入了一定數(shù)量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)和微量營養(yǎng)素后，他們分析了4小時的數(shù)據(jù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>斯奈德說:&ldquo;我們發(fā)現(xiàn)，人們對這種混合物的反應(yīng)非常、非常不同。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>不同的人對同樣的食物會有截然不同的代謝反應(yīng)，但標(biāo)準(zhǔn)的血液測試并不能提供足夠的數(shù)據(jù)來解釋其中的原因。</p> <p>&nbsp;</p> <p>奶昔中近50%的化合物最終可以在參與者的血液中檢測到，研究人員能夠根據(jù)參與者血液中分子的變化速度將他們分為兩組，其中一組對奶昔的反應(yīng)比另一組更快。已知胰島素抵抗的參與者更有可能落入&ldquo;快速反應(yīng)&rdquo;組。</p> <p>&nbsp;</p> <p>一些參與者還出現(xiàn)了炎癥反應(yīng)，參與免疫反應(yīng)的分子在飲用奶昔約30分鐘后達(dá)到峰值。</p> <p>&nbsp;</p> <p>斯奈德說:&ldquo;做這些詳細(xì)檔案的最終目標(biāo)是為人們提供信息。&rdquo;&ldquo;如果你知道你對某種特定的食物有免疫反應(yīng)，你可能會很有動力改變你的飲食。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>可穿戴傳感器全天候監(jiān)控</p> <p><br />在第二個實驗中，研究人員將分子監(jiān)測進(jìn)一步推進(jìn)了一步，在施耐德清醒的一周內(nèi)，每隔一到兩個小時對他的血液進(jìn)行采樣。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在吃了98個樣品后，我得承認(rèn)我的手指很酸。&rdquo;他還戴了四款不同的智能手表和一個連續(xù)的血糖監(jiān)測儀，以跟蹤他的心率、活動水平、睡眠和食物攝入量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>到周末，研究小組共進(jìn)行了214661次生化測量，包括蛋白質(zhì)、脂肪和皮質(zhì)醇等激素的水平，并將其與可穿戴傳感器的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。除了發(fā)現(xiàn)許多分子表現(xiàn)出先前未知的24小時節(jié)律(這意味著某些分子遵循每天的循環(huán)漲落)，研究人員還觀察到葡萄糖和皮質(zhì)醇水平在一天中變化很大，這與他們的預(yù)期相反。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;教科書描述了這些分子應(yīng)該如何表現(xiàn)，&rdquo;斯奈德說。例如，皮質(zhì)醇在早上很高，而在白天會下降。但當(dāng)研究人員分析數(shù)據(jù)時，他們發(fā)現(xiàn)斯奈德在某些日子是這樣，而在其他日子不是這樣，這突出了頻繁采樣的重要性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>因為這些數(shù)據(jù)代表了單個參與者的分子，所以不能用來得出關(guān)于其他人的結(jié)論。但根據(jù)斯奈德的說法，這是這項研究的重要結(jié)論之一:每個人都有不同的分子特征，這些特征可能會根據(jù)他們的個性化行為模式而改變。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;關(guān)于微采樣最令人興奮的事情是能夠收集更密集的時間點和更全面的數(shù)據(jù)，&rdquo;凱洛格說。&ldquo;通過傳統(tǒng)的靜脈穿刺，你的醫(yī)生每六個月，甚至每隔幾年就會得到一個樣本。這些樣本之間發(fā)生了很多生物學(xué)變化。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如，在一周的中途，多組學(xué)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了一個免疫事件，而斯奈德自己并沒有意識到&mdash;&mdash;他懷疑這是他的身體在抵抗感染。斯奈德還能夠跟蹤自己的水楊酸代謝(他每天早上服用嬰兒阿司匹林的副產(chǎn)品)，這表明多組學(xué)微采樣可以用于跟蹤個人對藥物的反應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>將醫(yī)療保健帶入家庭</p> <p><br />斯奈德實驗室的下一步將是擴(kuò)大試點研究，并為更廣泛的患者提供多組學(xué)微采樣。&ldquo;幾個正在進(jìn)行的項目正在評估這種方法是否可以用于早期疾病檢測，&rdquo;負(fù)責(zé)該項目的數(shù)據(jù)分析的Shen說。&ldquo;通過縱向監(jiān)測，我們非常希望這可以用于診斷。&rdquo;此外，家樂氏還成立了一家初創(chuàng)公司，利用多組學(xué)微采樣來更好地定義長冠病毒的分子效應(yīng)，并開發(fā)新的診斷方法。</p> <p>&nbsp;</p> <p>斯奈德設(shè)想，未來健康的人將定期在家中進(jìn)行多組學(xué)微采樣&mdash;&mdash;每月、每周，甚至可能每天一次&mdash;&mdash;以了解他們個人的分子指紋。在標(biāo)準(zhǔn)的實驗室檢測發(fā)現(xiàn)異常之前，指紋的細(xì)微變化就可能預(yù)示著疾病的發(fā)作。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;最重要的是，&rdquo;斯奈德說，&ldquo;我們可以通過家庭測試的便利，真正深入了解一個人的代謝和免疫健康狀況。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>他補充說，許多人都經(jīng)歷過&ldquo;白大褂效應(yīng)&rdquo;，在他們進(jìn)入醫(yī)療機構(gòu)的那一刻，他們的心率和血壓就會飆升。&ldquo;這會改變你的生理機能并影響結(jié)果。你最好在家里盡可能多地做這些事情。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究的資金由國家衛(wèi)生研究所提供(贈款5RM1HG00773508和34 5R01AT01023204)。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>