在一项新的研究中，来自德国马克斯普朗克医学研究所、海德堡大学儿童医院、瑞士洛桑联邦理工学院和洛桑大学医院的研究人员开发了一种新的生物传感器，可以使用一滴血准确定量地测试代谢物的浓度。该方法的准确性和简单性使其成为诊断和监测多种疾病的优选工具。相关研究成果发表在2018年9月14日的《科学》杂志上。这篇论文的标题是“半合成传感器蛋白在护理点实现代谢关联”。这篇论文的作者是马克斯普朗克医学研究所的Kai Johnsson教授。
或者疾病或损伤会导致血液中代谢物水平的显著变化，其中代谢物是人体代谢产生的化合物。例如，血液中苯丙氨酸水平的增加是遗传病PKU的典型特征。PKU患儿的血苯丙氨酸水平需要通过饮食来控制，以避免不可逆的脑损伤。因此，有必要能够定期监测血液中苯丙氨酸的水平。
但目前这种监测需要将血样送到实验室，结果到达患者手中需要几天时间。这种延迟常常使对PKU患者及其医生的管理复杂化。如果可以实时(最好由患者自己)检测(POCT)疾病相关代谢物的血液浓度，可能会改善各种疾病的治疗。
为了解决这个问题，这些研究人员开发了一种方法，可以在几分钟内测量少量血液样本中的代谢物浓度。这种方法已经在海德堡大学儿童医院和洛桑大学医院的患者身上得到验证。
分子工程
该论文的第一作者、马普医学研究所化学生物学部门的研究员杨秋莉于(音译)说：“我们引入了一种通过血液分析来测量代谢物的新机制。我们开发了一种新的分子工具，而不是将现有技术小型化。”这种分子工具是一种发光蛋白，它在还原辅因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的存在下改变颜色。NADPH分子可以在对感兴趣的代谢物特异的酶催化反应中产生，这意味着可以通过分析发射光的颜色来确定代谢物的浓度。通过使用不同的酶催化反应，这种新的生物传感器可以定量测定各种代谢物，如苯丙氨酸、谷氨酸和葡萄糖。
快速而且准确
其实这个方法很简单。在苯丙氨酸的情况下，通过无痛手指穿刺从病人身上抽取一滴血。然后将一部分血液样品加入到反应缓冲液中，并加入到含有生物传感器的测试条中。当苯丙氨酸被消耗并产生NADPH时，这种生物传感器发出的光会显示出从蓝色到红色的颜色变化——这种变化可以被日常的数码相机或智能手机检测到。该颜色变化随后用于计算苯丙氨酸浓度。
这种方法的整个过程只需要10-15分钟，并且可以实现即时检测(POCT)，所需血容量仅为0.5 L，如此简单准确，患者最终应该能够自己检测，这是科学家们追求的目标。于总结道，“我们现在正在寻找进一步自动化和简化这种测试的方法。”
参考文献：邱立阳于1，2，林雪1，Julien Hiblot等。半合成传感器蛋白使代谢关联在护理点。科学，2018年9月14日，361 (6407): 1122-1126，doi: 10.126/
原标题：科学：一种新型生物传感器可在15分钟内定量检测一滴血中的代谢物浓度。
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