近日，中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所飼料質量安全檢測與評價創新團隊開發了一種基于同位素示蹤的細胞芯片—固相萃取質譜分析系統，實現了細胞代謝高靈敏動態監測，系統解析了維生素D3對癌癥代謝調控機制。相關研究成果發表在《塔蘭塔（Talanta）》上。
針對傳統代謝分析技術難以實時追蹤動態代謝通路、區分同位素標記代謝物靈敏度不足等問題，該研究創新性地將細胞微流控芯片與在線固相萃取質譜技術結合，構建了高分辨、高靈敏的實時動態細胞代謝分析平臺。通過優化微流控芯片上的細胞培養條件和固相萃取柱分離程序，系統實現了對氨基酸、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。引入穩定性碳同位素-葡萄糖示蹤技術，首次在不依賴衍生化的情況下，實時追蹤了癌細胞內糖酵解、絲氨酸合成等關鍵代謝通路的動態變化。實驗發現，肝癌細胞（HepG2）和結腸癌細胞（HCT116）表現出顯著的瓦博格（有氧糖代謝）效應，其糖酵解活性和乳酸產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受體調控癌癥代謝重編程的新機制。細胞芯片—固相萃取質譜分析系統為癌細胞代謝異質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域。
該研究得到國家重點研發計劃、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）
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