范先群院士合作Nature子刊：只需眼淚，30秒精準檢測眼病

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

白內(nèi)障作為全球排名首位致盲性眼病，患者數(shù)量超過 9500 萬。隨著糖尿病發(fā)病率攀升，糖尿病性白內(nèi)障（DC）的防治壓力日益加劇。臨床上，糖尿病性白內(nèi)障患者手術(shù)并發(fā)癥風險比普通患者高約 30%，但其術(shù)前精準診斷卻面臨兩大難題：診斷滯后：依賴患者自述病史或單次血糖檢測，易漏診；采樣困難：傳統(tǒng)分子診斷需采集眼內(nèi)房水等侵入性樣本，無法用于術(shù)前篩查。

眼淚是唯一可直接獲取的眼部非侵入性體液，但因其微量特性（單次采集僅微升級別），一直難以實現(xiàn)高效代謝分析。

近日，華東師范大學萬晶晶教授團隊 聯(lián)合上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院范先群院士、蘇蘊副研究員、郭濤主任醫(yī)師，在 Nature 子刊Nature Communications上發(fā)表了題為：A mass spectrometry-based strategy allows signature metabolite identification in tear fluid from people with diabetic cataracts 的研究論文。

這項研究顛覆了傳統(tǒng)眼科診斷方式：僅用10 納升淚液（相當于一滴淚的萬分之一），在 30 秒內(nèi)就能精準區(qū)分糖尿病性白內(nèi)障（DC）和年齡相關(guān)白內(nèi)障（ARC），準確率高達92.3%。該研究還鑒定出1,5-脫水葡萄糖醇（1,5-AG）是糖尿病性白內(nèi)障的生物標志物。

該研究首次實現(xiàn)了基于痕量淚液代謝指紋的糖尿病性白內(nèi)障的無創(chuàng)診斷，并建立了連接淚液與房水的代謝研究新策略。此外，該方法還可進一步推廣，普遍用于其他基于痕量體液的無創(chuàng)診斷領(lǐng)域。

納米顆粒質(zhì)譜實現(xiàn)“痕量、秒級”檢測

在這項新研究中，研究團隊開發(fā)了一種納米顆粒增強的激光解吸/電離質(zhì)譜（NELDI-MS） 平臺，其核心優(yōu)勢如下：

• 超高通量：30 秒完成單個樣本檢測，支持 384 樣本批量分析；

• 超高靈敏度：信號強度比傳統(tǒng)質(zhì)譜提升 100-1000 倍；

• 微樣本需求：僅需 10 納升淚液（稀釋為 1 微升使用）。

與目前主流檢測技術(shù)對比，NELDI-MS 在速度、靈敏度和重現(xiàn)性上全面領(lǐng)先

三分子組合實現(xiàn) 92.3% 精準判別

通過對 168 名患者（86 例糖尿病性白內(nèi)障 vs 82 例年齡相關(guān)白內(nèi)障）的淚液代謝指紋分析，機器學習模型篩選出三個關(guān)鍵代謝特征：

m/z 173.0：對應(yīng)甘油-3-磷酸（G3P），參與能量代謝；

m/z 337.2：對應(yīng) 9,10-DHOME/12,13-DHOME，炎癥相關(guān)脂質(zhì)；

m/z 348.0：對應(yīng) N-乙酰神經(jīng)氨酸（NeuAc），關(guān)聯(lián)糖代謝與氧化應(yīng)激。

三者組合診斷，在驗證隊列中達到：AUC（曲線下面積） 0.923，敏感性 85.9%，特異性 82.0%；在跨中心驗證隊列中（額外 106 人隊列），AUC 仍達 0.869，顯示強重現(xiàn)性。

破解代謝物注釋難題

傳統(tǒng)質(zhì)譜僅憑質(zhì)荷比（m/z）匹配易誤判（例如 m/z=337.2 可能對應(yīng) 5 種物質(zhì)）。研究團隊提出了 R2DIFMS-TS 策略，通過兩步驗證：

1、混合樣本 LC-MS/MS 分析：僅用 140 納升淚液混合樣，同時獲取高精度分子量和折疊變化（FC）數(shù)據(jù)；

2、雙維度匹配：篩選出 FC 趨勢一致的代謝物，將誤判率降至最低。

該策略將代謝物注釋可靠性提升至新高度，且不增加樣本消耗。

房水標志物揭示眼部代謝重編程

通過匹配的 46 例房水樣本，研究團隊發(fā)現(xiàn)1,5-脫水葡萄糖醇（1,5-AG） 在糖尿病性白內(nèi)障（DC）患者中顯著下調(diào)。進一步實驗驗證顯示，在細胞層面：1,5-AG 能逆轉(zhuǎn)高糖誘導的氧化應(yīng)激，提升超氧化物歧化酶（SOD1）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPX1）活性；在組織層面：在大鼠晶狀體模型中，1,5-AG 有效抑制高糖導致的混濁面積擴大。

這些發(fā)現(xiàn)表明，1,5-AG 可能通過抗氧化途徑延緩白內(nèi)障進展。

微量體液代謝分析的未來

這項研究的三大價值：

1、臨床診斷：首次實現(xiàn)淚液無創(chuàng)診斷糖尿病性白內(nèi)障，有望成為術(shù)前篩查利器；

2、技術(shù)擴展：NELDI-MS 與 LC-MS/MS 聯(lián)用策略，可拓展至其他微量體液（例如唾液、腦脊液）的生物標志物發(fā)現(xiàn)；

3、病理探索：揭示了眼表與眼內(nèi)代謝紊亂的關(guān)聯(lián)，為靶向治療提供新靶點。

從 10 納升淚液中實現(xiàn) 92.3% 的精準診斷，這項研究不僅革新了眼科分子診斷范式，更開啟了代謝組學在痕量樣本分析的新紀元。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-65082-7