光譜數(shù)據(jù)是否隨時(shí)間的正常推移而變化

在疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，血液中的分子組成經(jīng)常發(fā)生變化，因此檢測(cè)血液成分可能為快速診斷提供了一條途徑。

迄今為止，檢測(cè)血液成分的挑戰(zhàn)是，某種疾病的信息分子濃度可能非常低，而可能相關(guān)的不同分子數(shù)量卻非常高。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，由慕尼黑大學(xué)（LMU）和馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所（MPQ）組成的一支科研團(tuán)隊(duì)，通過(guò)研究一個(gè)人的血液成分在數(shù)天、數(shù)周或數(shù)月內(nèi)的基線穩(wěn)定性，來(lái)判斷疾病的發(fā)生。

據(jù)《自然-通訊》（Nature Communications）報(bào)道，該項(xiàng)目通過(guò)傅立葉變換紅外光譜（FTIR）從血液樣本中創(chuàng)建了紅外分子指紋（infrared molecular fingerprints，IMFs），并研究了光譜數(shù)據(jù)是否隨時(shí)間的正常推移而變化。

如果光譜數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，那么它就可以成為個(gè)體患者的合適生物標(biāo)志物，并可以有意義地檢測(cè)出由疾病引起的任何細(xì)微變化。

該項(xiàng)目在其發(fā)表的論文中指出：“首先，我們測(cè)試能否從大量液體血清和血漿樣本中直接獲得可重復(fù)的紅外光譜指紋，并確定志愿者個(gè)體的自然生物變異范圍。其次，我們定量地將任何給定個(gè)體的紅外分子指紋隨時(shí)間的變化與不同個(gè)體之間的變化程度聯(lián)系起來(lái)?！?br />
該科研團(tuán)隊(duì)獲得了波長(zhǎng)為3至10微米的傅立葉變換紅外光譜。在這個(gè)光譜區(qū)域內(nèi)，生物分子的分子指紋是眾所周知的，但水的吸收性很強(qiáng)。所以，去除參考的水分子光譜，就可以清晰地記錄血液的中紅外指紋。

該科研團(tuán)隊(duì)使用來(lái)自31個(gè)人的血液生成數(shù)據(jù)，這些個(gè)體在7周的時(shí)間內(nèi)被取樣了13次，6個(gè)月后再次取樣。測(cè)量直接在液體血清和血漿樣品上進(jìn)行。

從血液中創(chuàng)建紅外分子指紋

健康監(jiān)測(cè)與預(yù)防醫(yī)學(xué)

研究結(jié)果表明，紅外分子指紋可以用于正確識(shí)別血液樣本來(lái)自的個(gè)體患者，此后準(zhǔn)確率約為80%。該科研團(tuán)隊(duì)將其描述為“非常穩(wěn)定”，因?yàn)樵诖似陂g，大多數(shù)人的正常生活方式存在自然變化，這種變化很可能反映在血液中。

該研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人米哈埃拉·伊格曼說(shuō)：“這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)的基于血液紅外分子指紋的時(shí)間穩(wěn)定性為未來(lái)微創(chuàng)紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，有望成為未來(lái)健康監(jiān)測(cè)的可靠方法。”

這一研究結(jié)果也證明了紅外分子指紋可以在血液樣本中以節(jié)約時(shí)間和具有成本效益的方式進(jìn)行可靠地直接檢測(cè)，作為最終臨床適用性的指標(biāo)。

米哈埃拉·伊格曼評(píng)論說(shuō)：“在這種情況下，關(guān)鍵在于分析應(yīng)足夠靈敏、足夠廣泛，以涵蓋各種可能的分子或分子類(lèi)型，從而能夠在早期監(jiān)測(cè)個(gè)人健康并發(fā)現(xiàn)疾病。”

“除了在健康監(jiān)測(cè)和預(yù)防醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用外，系統(tǒng)生物學(xué)（Systems biology）也可從這種方法中受益?！?br />
注：系統(tǒng)生物學(xué)是一個(gè)使用整體論（而非還原論）的方式，整合不同學(xué)科、層次的信息，以研究、分析、理解（即多組學(xué)整合分析）生物系統(tǒng)如何行使功能的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)生物學(xué)通過(guò)研究各個(gè)生物系統(tǒng)內(nèi)部所有組成成分間，各分子層面上的相互關(guān)系和相互作用，期望最終能夠建立整個(gè)系統(tǒng)的可理解模型，以及為有機(jī)體繪制完整圖譜。

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