利用NMR光谱学推动个性化医学
代谢综合症（Metabolic Syndrome，简称MetS）是一种全球性流行病，影响了三分之一的成年人。个体患有MetS更容易患上其他疾病，包括哮喘、多囊卵巢综合症、脂肪肝以及前列腺、胰腺和乳腺癌等多种疾病。MetS还可能导致中风和肾脏疾病。
作者：Óscar Millet
研究表明，截至2020年，估计有250万名儿童和3550万名青少年患有MetS。除了影响患者的生活质量外，这还对医疗保健系统构成了重大负担，具有严重的社会经济影响，被描述为“整个研究界的医学挑战”。
MetS的诊断通常基于以下至少三项症状的表现：腹部肥胖（男性腰围超过40英寸，女性腰围超过35英寸）、高血糖（空腹血糖100毫克/分升或更高）、高血清甘油三酯（TG浓度150毫克/分升或更高）和低高密度脂蛋白胆固醇（男性低于40毫克/分升，女性低于50毫克/分升）。然而，历史上，关于该病症的定义在医学界一直存在争议。国际糖尿病联合会和美国心脏协会等多个机构发布的联合声明承认，尽管腰围是MetS的重要指标，但这并未考虑性别和不同族群之间的差异。
Hernandez-Baixauli等人强调，传统的分子标志物不足以在疾病早期检测到疾病，这在了解病因以及进行预防或缓解方面至关重要：“我们需要获得新的疾病前期分子标志物。目前，对MetS和肥胖主要簇的健康状况缺乏坚实的生物标志物是限制代谢组学中个性化营养研究的瓶颈。”
各种风险因素的暴露可以通过传统的分子标志物检测到，但当前的生物标志物并不足够精确地检测到疾病的早期阶段。因此，需要获得新的疾病前期分子标志物。
西班牙毕尔巴鄂CIC bioGUNE的首席研究员Óscar Millet博士多年来一直在研究MetS，并试图确定该疾病的生物标志物，可以更早地进行特征化，这在临床角度具有重大影响。“通过对各种干预措施对MetS风险的独立测量，例如更多锻炼或改变饮食，临床医生可以提供更清晰的预后，甚至可能逆转MetS，”他说。
CIC bioGUNE是Óscar Millet博士所在的研究机构，专注于疾病的分子基础和机制，旨在创建更好的诊断方法并促进更有效的治疗。Millet博士的团队在代谢组学领域进行了广泛的研究，特别是在个性化医学的发展方面。他的重点是应用代谢作用来帮助理解疾病和罕见疾病的机制。
“个性化医学引入了一种新的范式，试图在微观水平上了解人们，”Millet博士说。“MetS对西方社会来说是一个严重的负担，我的目标是获得代谢信息，以预测该疾病的每个阶段的结果。本质上，我们试图检测该疾病的生物标志物，这些标志物不仅有助于治愈疾病，还有助于预防它。”
Millet博士的代谢组学研究涉及对不同疾病阶段的大量人群的血清和尿液样本进行测量，然后将这些样本与可用的医疗数据进行比较。“我们的目标是使用这些样本创建一个核磁共振（NMR）代谢模型，它将允许我们仅基于代谢信息预测患糖尿病等疾病的实际风险，”他补充道。
研究团队已建立了一个包括15,000人的队列，并在当地的生物库中收集了超过90,000个样本。Millet博士解释说：“队列的规模既显示了问题的规模，也显示了我们项目的重要性。”他认为，准确表征早期生物标志物，而不是依赖后期诊断，可能会使我们更接近个性化医学。
“我们需要在分子水平上建立联系，”他说。“目前，如果一个人已经肥胖，可能会有医疗干预措施来帮助他们控制体重，例如。但是，我们如何知道我们是否也在控制他们患糖尿病、高血压或高脂血症的倾向呢？我们需要能够确定在病理生理过程中哪些分子是重要的。”
Millet博士使用核磁共振（NMR）分析样本。“我一直对NMR光谱学感兴趣，”他说。“它可以在疾病的生物标志物特征化的不同水平上应用，并且可以通过分析疾病进展过程中的不同样本来评估疾病的预后。”
核磁共振（NMR）光谱学已被证明在代谢组学领域是一种重要的分析技术。它的可重复性、定量能力以及在复杂混合物中识别代谢物的能力使其成为代谢组学和其他科学领域进步的关键推动力。
“NMR是一种出色而极具多功能性的分析技术，因为它稳健、可靠且非破坏性，其定量能力提供了高覆盖率和低检测限，”Millet博士说。“在生物流体分析中，灵敏度较低，但由于所测量的代谢具有统计学显著性，数据质量非常高。”
使用NMR光谱学的一个主要优势是其可重复性
“NMR既可以在内部重复性中实现，也可以在不同实验室之间进行跨实验室重复性，而液质谱质谱法（LC-MS）或气质谱质谱法（GC-MS）没有内部互操作性，”Millet博士说。“我们使用的Bruker IVDr平台允许我们自动定量获得代谢物的数据，而这些测量数据在德国的实验室和澳大利亚的实验室完全相同。”
在验证复杂生物样本时，能够分析大型样本队列非常重要。Millet博士解释说：“你正在把所有可能的复杂性都包括在各个队列中，因此你看到的任何内容都将具有重要性 - 大量的样本为代谢测量数据增加了意义。”
Millet博士的方法促进的大规模研究也重要，因为它们允许检测与人群亚组相关的生物标志物。Madhusoodanan指出，传统生物标志物不能准确预测女性和全球各族群中的MetS，这是需要克服的障碍，如果临床治疗要真正个性化的话。
Hernandez-Baixauli等人将NMR光谱学描述为一种“有前途的”分析代谢综合症相关代谢物的方法，而且具有可重复性和经济可行性。Millet博士的观点支持这一点：“NMR光谱学是一种出色的技术，几乎可以应用于任何领域。我尝试使用NMR来回答我所提出的任何问题。在我们的情况下，它已经允许我们创建一个MetS的预测模型，以帮助有效分析通过我们的研究产生的大量数据。”
迈向精准医学范式
Bruzzone等人将精准医学的目标描述为为健康问题提供个性化解决方案，并表示“组学”技术可以帮助构建“适合描述个体特征的适当描述，以找到治疗特定疾病的个性化治疗。”他们还认为代谢组学，对表型改变敏感，特别适合个性化医学。
Millet博士表示赞同，他补充说，NMR光谱分析使我们更接近实现早期生物标志物特征化的目标。“NMR的美丽之处在于其多功能性以及处理大数据集的能力 - 对我们代谢组学工作至关重要。其高度可重复性和高质量的数据允许我们确定疾病的生物标志物，长期目标是为这些疾病制定预防疗法，”他说。“简而言之，使用NMR光谱学使我们更接近个性化精准医学范式 - 它使我们能够评估今天的患者，以保护未来的患者。”
Millet博士对代谢年龄的概念很感兴趣，未来希望将不同疾病的标志物映射到代谢年龄模型上。“衰老是许多疾病的最重要风险因素，在代谢领域，分析提供了关于偏离原因的大量信息，”他说。他的目标是创建一个大规模的代谢领域特征化模型，可以预测一个人是否“衰老”进入某种疾病。
“迄今为止，我们的研究已经表明，对于MetS等疾病，存在更小、更早的信号 - 因此，将我们的方法完全验证并翻译成临床实践，将使我们更接近个性化医学方法，并提高患者的生活质量，”他说。“基本上，使用NMR光谱学使我们更接近个性化精准医学范式 - 它使我们能够评估今天的患者，以保护未来的患者。”
关于Óscar Millet
Millet博士拥有化学（Ramon Llull大学，1994年）和化学工程（IQS，1995年）学位。在获得有机化学博士学位（巴塞罗那大学，1999年）后，他加入了多伦多大学Lewis Kay小组进行博士后研究（多伦多大学，2000-2004年）。然后他获得了巴塞罗那科学公园的Ramon y Cajal再就业合同（2004-2006年），目前是CIC bioGUNE的团队负责人。他的研究方向是使用核磁共振（NMR）研究具有生物学意义的蛋白质和酶，特别关注蛋白质稳定性和动态之间的微妙平衡。这种知识被应用于开发具有治疗活性的新化合物，特别是在罕见疾病领域。他发表了55多篇论文，总引用次数（1998-2015年）为2050，h指数为17。他曾担任COST计划跨领域的西班牙代表（2009-2014年）。他曾获得西班牙化学学会奖（2004年）和西班牙NMR小组奖（2005年）。他目前是西班牙NMR小组的主席。
关于CIC bioGUNE
CIC bioGUNE是巴斯克研究和技术联盟（BRTA）的成员，是国家和国际科学领域内的重要研究中心，并已成为健康科学领域的知识源。CIC bioGUNE研究人员的前沿科学活动探索了化学、结构、分子和细胞生物学之间的界面，旨在为未来开发更精确的医学提供支持。
关于Bruker Corporation
Bruker致力于帮助科学家取得突破性的发现，开发新的应用程序，提高人类生活质量。Bruker的高性能科学仪器和高价值的分析和诊断解决方案使科学家能够在分子、细胞和微观水平探索生命和材料。与客户密切合作，Bruker在生命科学分子研究、应用和制药应用、显微镜和纳米分析以及工业应用，以及细胞生物学、临床前成像、临床表型学和蛋白质组学研究和临床微生物学等领域推动创新、提高生产效率并帮助客户取得成功。Bruker NMR仪器仅供研究用途，不适用于临床诊断程序。
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