【學(xué)以精工】北理工生命學(xué)院：糖敏感肽實(shí)現(xiàn)“一滴血”預(yù)警糖尿病
發(fā)布日期：2014-12-01 供稿：宣傳部 張夢夢（學(xué)生記者） 王征
編輯：新聞中心 王征 閱讀次數(shù)：
日前，北京理工大學(xué)生命學(xué)院在糖尿病致病機(jī)理方面的研究取得新進(jìn)展，研究人員將人體內(nèi)最為常見血清白蛋白作為研究對象，抓住蛋白質(zhì)內(nèi)不同肽段對葡萄糖敏感程度的差異，建立對照模型，構(gòu)建了全新糖尿病早期診斷策略，使得“一滴血”可以實(shí)時(shí)預(yù)警糖尿病。
基于該研究成果，由生命學(xué)院鄧玉林教授、徐偉教授和張玫博士撰寫的研究論文《A New Strategy for Early Diagnosis of Type 2 Diabetes by Standard-Free, Label-Free LC-MS/MS Quantification of Glycated Peptides（2型糖尿病無標(biāo)定、無標(biāo)記定量糖基化肽高效液相色譜質(zhì)譜早期診斷新策略）》已被糖尿病研究領(lǐng)域的頂級期刊《Diabetes》接收并發(fā)表，在生命科學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域形成了重要影響。
《Diabetes》是醫(yī)學(xué)行業(yè)，“內(nèi)分泌學(xué)與代謝”子行業(yè)中的權(quán)威期刊（2013年影響因子為7.895)，按照中科院分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，屬于醫(yī)學(xué)類1區(qū)文章。該期刊主要收錄關(guān)于糖尿病發(fā)病機(jī)理及病理診斷方面的原創(chuàng)性文章，投稿并被收錄及發(fā)表的難度很大。（文章鏈接：http://diabetes.diabetesjournals.org/content/62/11/3936.short）
糖尿病作為人類的重要頑疾之一，世界衛(wèi)生組織2011年的報(bào)告指出全世界有3.46億人患有糖尿病，而中國是世界上糖尿病患病人數(shù)最多的國家。最新流調(diào)資料顯示，中國糖尿病患病率高達(dá)11.6%，糖尿病前期高達(dá)50.1%。隨著國民生活水平的提高，肥胖和老齡人口不斷增加，糖尿病患病人數(shù)還將上升，糖尿病防控形勢變得異常嚴(yán)峻。
目前，1、2型糖尿病尚不能完全治愈，糖尿病相關(guān)的醫(yī)療開支數(shù)目巨大，因此，糖尿病的早期診斷及治療就顯得尤為重要。特別是在糖尿病患病前期，人體出現(xiàn)糖耐量低點(diǎn)時(shí)期，如果能夠早發(fā)現(xiàn)早控制，則將大大降低糖尿病的發(fā)病幾率。但是，當(dāng)前通行的糖尿病檢測方法，還無法做到準(zhǔn)確的早期診斷。
臨床上，糖尿病的診斷將糖基化血紅蛋白（HbA1c）作為判斷個(gè)體血糖控制狀態(tài)最有價(jià)值的“金指標(biāo)”。HbA1c主要是由葡萄糖與血紅蛋白發(fā)生的非選擇性、非酶促交聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)物，臨床常規(guī)的檢測是利用同位素標(biāo)記，定量比較標(biāo)準(zhǔn)血清和測試血清中HbA1c的含量來反應(yīng)測試者對血糖變化的控制能力及是否存在患病風(fēng)險(xiǎn)。
人體血糖濃度會因個(gè)人的進(jìn)食及活動情況發(fā)生波動，因此，葡萄糖與蛋白質(zhì)的交聯(lián)反應(yīng)也是一個(gè)動態(tài)變化的過程，作為對患者糖尿病的判斷依據(jù)，但是由于方法自身的局限性，難以準(zhǔn)確反映糖基化程度，同時(shí)更不能作為糖尿病的早期預(yù)警指標(biāo)。
圍繞人體血糖平衡控制能力動態(tài)監(jiān)測這一關(guān)鍵問題，北理工生命學(xué)院鄧玉林教授研究團(tuán)隊(duì)，大膽創(chuàng)新，采取全新的檢測思路，通過大量的臨床血清樣本實(shí)驗(yàn)，提出了無內(nèi)標(biāo)、無標(biāo)記的2型糖尿病早期診斷指標(biāo)篩選的新策略。
首先，該項(xiàng)新研究策略，在生物標(biāo)志物的選擇上，大膽“逆襲”，沒有使用大多數(shù)生物標(biāo)志物研究常用的功能蛋白作為標(biāo)志物，轉(zhuǎn)而選擇人體豐度最高的蛋白質(zhì)——血清白蛋白，作為標(biāo)志物候選物。該蛋白的高豐度和較長的半衰期，使得人體血糖平衡控制能力方面的變化可以在此蛋白上留下“蛛絲馬跡”，以便于建立有效的評價(jià)指標(biāo)。
其次，最為重要的創(chuàng)新是，檢測思路的全面“顛覆”，拋棄了對蛋白濃度的直接測定，而將關(guān)注點(diǎn)聚焦在蛋白酶切后的肽段上，讓更加“微觀”的肽段來表達(dá)自己與糖之間的“愛恨情仇”。經(jīng)過酶切后發(fā)現(xiàn)蛋白肽段對于葡萄糖喜好可謂是各有不同，有的對糖十分敏感，很容易與葡萄糖發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)；而有的對葡萄糖不敏感，與葡萄糖的交聯(lián)反應(yīng)“冷若冰霜”。因此，肽段與糖交聯(lián)的差異，就成為了研究人員眼中的“寶貝”，通過比較這兩類不同肽段的濃度，便可得知血清中葡萄糖與蛋白質(zhì)的反應(yīng)情況，從而可以對人體血糖控制能力進(jìn)行判別及診斷。
上圖為利用臨床血清樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而得出診斷策略的流程圖
在具體的實(shí)驗(yàn)研究中，生命學(xué)院的師生們首先以標(biāo)準(zhǔn)人血清白蛋白與葡萄糖建立體外模擬糖基化模型，酶切后通過18O標(biāo)記的方法，經(jīng)高效液相色譜質(zhì)譜（LC-MS/MS）定量檢測后分別篩選出葡萄糖敏感肽段和葡萄糖不敏感肽段。葡萄糖敏感肽段即為初步篩選出的候選生物標(biāo)志物，而葡萄糖不敏感肽段因不易被葡萄糖修飾，可在下一步的血漿樣本驗(yàn)證中被用作“內(nèi)標(biāo)”肽段，用以衡量其它葡萄糖敏感肽段的變化程度，從而進(jìn)一步篩選出有望作為糖尿病早期診斷的生物標(biāo)志物。
經(jīng)過大量臨床樣本實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，研究人員發(fā)現(xiàn)并篩選出了三種葡萄糖敏感肽即FKDLGEENFK, LDELRDEGK和KVPQVSTPTLVEVSR，這三種肽在反應(yīng)穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)勢，可作為候選的生物標(biāo)志物，用于糖尿病的早期診斷（1型、2型均可）。
特別值得指出的是，采取血清白蛋白葡萄糖敏感肽檢測方式，能夠?qū)崟r(shí)檢測出人體血糖控制能力，可以便捷確診糖尿病病癥。更為重要的是，葡萄糖敏感肽在糖尿病患病前期的糖耐量低點(diǎn)時(shí)期也有相應(yīng)變化，因此及時(shí)為糖尿病患病高危人群提供“預(yù)警”，幫助其及時(shí)調(diào)整飲食等因素，在一定程度上避免糖尿病的發(fā)生。另外，此項(xiàng)檢測僅需要2微升人體血液即可，也具有極高的應(yīng)用推廣前景。
葡萄糖敏感肽和葡萄糖不敏感肽在不同葡萄糖濃度和不同潛伏期下的對比圖
糖尿病作為人類三大慢性病之一，準(zhǔn)確的診斷和有效的治療可降低糖尿病所致的社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，改善國民健康水平。做好糖尿病診斷課題的研究，對中國糖尿病防治的開展有著基礎(chǔ)性保障與推動作用。雖然，北理工生命學(xué)院的該項(xiàng)研究成果還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未運(yùn)用于臨床。但是，這一研究策略的提出為糖尿病的臨床檢測提供了新思路，這一策略除了在糖尿病的早期診斷方面可以發(fā)揮積極作用，也對其他人類疾病及功能障礙的檢測和治療帶來了新啟發(fā)。
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