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

白內障作為全球排名首位致盲性眼病，患者數量超過 9500 萬。隨著糖尿病發病率攀升，糖尿病性白內障（DC）的防治壓力日益加劇。臨床上，糖尿病性白內障患者手術并發癥風險比普通患者高約 30%，但其術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：傳統分子診斷需采集眼內房水等侵入性樣本，無法用于術前篩查。

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），一直難以實現高效代謝分析。

近日，華東師范大學萬晶晶教授團隊 聯合上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院范先群院士、蘇蘊副研究員、郭濤主任醫師，在 Nature 子刊Nature Communications上發表了題為：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 秒內就能精準區分糖尿病性白內障（DC）和年齡相關白內障（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）是糖尿病性白內障的生物標志物。

該研究首次實現了基于痕量淚液代謝指紋的糖尿病性白內障的無創診斷，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診斷領域。

納米顆粒質譜實現“痕量、秒級”檢測

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

• 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：信號強度比傳統質譜提升 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對比，NELDI-MS 在速度、靈敏度和重現性上全面領先

三分子組合實現 92.3% 精準判別

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

m/z 173.0：對應甘油-3-磷酸（G3P），參與能量代謝；

m/z 337.2：對應 9,10-DHOME/12,13-DHOME，炎癥相關脂質；

m/z 348.0：對應 N-乙酰神經氨酸（NeuAc），關聯糖代謝與氧化應激。

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，顯示強重現性。

破解代謝物注釋難題

傳統質譜僅憑質荷比（m/z）匹配易誤判（例如 m/z=337.2 可能對應 5 種物質）。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）數據；

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，研究團隊發現1,5-脫水葡萄糖醇（1,5-AG） 在糖尿病性白內障（DC）患者中顯著下調。進一步實驗驗證顯示，在細胞層面：1,5-AG 能逆轉高糖誘導的氧化應激，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。

這些發現表明，1,5-AG 可能通過抗氧化途徑延緩白內障進展。

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：首次實現淚液無創診斷糖尿病性白內障，有望成為術前篩查利器；

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

3、病理探索：揭示了眼表與眼內代謝紊亂的關聯，為靶向治療提供新靶點。

從 10 納升淚液中實現 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