用于医学研究的同位素金属组学方法

金属组学作为一个研究实体出现于二十年前，当时该术语首次被用来描述细胞区室、细胞或生物体中金属离子（和/或其总含量）的平衡浓度和分布。

随后，该定义被扩展为表示某种细胞或组织类型中存在的所有金属（类金属）物种。为了有一个正式的名称，研究金属组学及其与其他组学（同类生物实体的集合）和自然环境关系的研究很快就被命名为金属组学。关于金属组学与其他各种生物组学之间的联系、金属在体内的功能重要性（如作为酶辅因子）以及该领域的进一步历史。

金属组学是生物金属研究领域中发展迅速的一个领域，它整合了其他“组学”科学（例如基因组学、蛋白质组学）和更远的研究领域的技术和观点。后一类中最为深奥的也许是最近将生物医学与元素和同位素地球化学相结合，通常称为同位素金属组学。

在不到二十年的时间里，同位素金属组学已经产生了许多基准研究，强调了稳定金属同位素分布在开发疾病诊断（例如癌症、神经退行性疾病、骨质疏松症）中的应用，以及它们在解释此类疾病的潜在机制中的实用性。

这些开创性的工作表明了巨大的潜力，并呼吁研究人员结合和利用专业知识和资源，创造一条明确而有意义的前进道路。要有效和有影响力地做到这一点，不仅需要建立在现有研究的基础上，还需要拓宽合作网络、加强和深化跨学科渠道，并建立统一且可实现的目标。

本评论的目的是简要总结该领域及其基础，提供最新技术的目录，概述最令人鼓舞的前进道路，包括其局限性、前景和推测的即将到来的突破，最后提出如何培育同位素金属组学以迎接有影响力的未来。

图 1 塑造未来的研究领域：a 分子和细胞水平上同位素分馏的理论预测；b 分子和细胞水平上天然稳定同位素分馏的测量；c 软组织中的原位分析（例如 LA-MC-ICP-MS）；d 高通量技术和可扩展的工作流程[1]

同位素金属组学是建立在全世界一小群研究人员的坚韧和辛勤工作之上的，专门的研究小组数量只有个位数。

考虑到这一点，在如此短的时间内，这一新兴领域取得了如此多的开创性研究，既证明了其巨大的潜力，也证明了这只是一个概念，即随着持续的发展、合作和清晰的愿景，所有可能的发展前景都还只是冰山一角。同位素金属组学的未来前景将由医学和地球科学家的共同努力来定义。

[1]Mahan B, Chung R S, Pountney D L, et al. Isotope metallomics approaches for medical research[J]. Cellular and Molecular Life Sciences, 2020, 77(17): 3293-3309.

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