近日，上海交通大學(xué)呂海濤研究員再次受邀在組學(xué)與質(zhì)譜學(xué)領(lǐng)域著名雜志《MassSpectrometryReviews》（中科院分區(qū)1區(qū)TOP級雜志，影響因子9.526）發(fā)表評論文章“Massspectrometryandassociatedtechnologiesdelineatetheadvantageouslybiomedicalcapacityofsiderophoresindifferentpathogeniccontexts”。本文由上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院呂海濤課題組與黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)王喜軍教授和哈爾濱醫(yī)科大學(xué)姚麗教授聯(lián)合發(fā)表。本文首次在全球代謝組學(xué)領(lǐng)域內(nèi)定義精準修飾代謝組學(xué)（precision-modificationmetabolomics）這一創(chuàng)新方法學(xué)策略，主要用于快速推進鐵載體為核心的生物醫(yī)藥創(chuàng)新應(yīng)用研究，同時未來將該方法開發(fā)成功后（方法學(xué)研究進行中），可以廣泛用于不同疾病的基礎(chǔ)與精準轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究,呂海濤課題組未來將深度聚焦胰腺癌與肝癌的代謝調(diào)控機理與組分中藥發(fā)現(xiàn)研究，以期為這些復(fù)雜疾病的臨床精準診斷和有效治療貢獻方法學(xué)智慧。
鐵載體（Siderophores）是一類天然源結(jié)構(gòu)多樣化的次生代謝產(chǎn)物，廣泛分布于微生物、病毒、真菌和植物組織細胞中。這類化合物的基本功能是幫助宿主生物組織從外界環(huán)境中捕獲鐵離子(chelatingiron)，以供宿主細胞的正常生長、繁殖、分化和功能化。自從人類發(fā)現(xiàn)第一個這類化合物，已經(jīng)近半個世紀有余，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這類化合物結(jié)構(gòu)的多樣化，貢獻其生物功能的多樣化，當前生物功能譜遠遠突破捕獲鐵離子的基本功能。
上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院呂海濤課題組（功能代謝組科學(xué)實驗室，LaboratoryofFunctionalMetabolomicsScience）一致致力于功能代謝組學(xué)（FunctionalMetabolomics）創(chuàng)新方法策略研究，病原微生物中鐵載體的系統(tǒng)代謝研究(SiderophoreMetabolism)，以及中藥系統(tǒng)生物學(xué)研究(SystemsBiologyofChineseMedicine)。課題組最新研究發(fā)現(xiàn)，致病性大腸桿菌中鐵載體的生物合成與其宿主感染能力密切相關(guān)，即鐵載體生物合成通過協(xié)同調(diào)控治病性大腸桿菌的系統(tǒng)代謝（JPR2011；JPR2014;JPR2016;MassSpecRev2013;MassSpecRev2018）而決定其致病力的形成與表達，這些創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)為致病性大腸桿菌引起尿路感染的精準診斷、明晰病源機理和創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)提供全新靶標與研究視角。
本文系統(tǒng)梳理不同疾病背景下，鐵載體在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的優(yōu)勢應(yīng)用價值與潛力，并從致病性關(guān)聯(lián)鐵載體的結(jié)構(gòu)多樣性和化學(xué)生物學(xué)角度進行系統(tǒng)歸納，以人體不同組織器官獲得性傳染性疾病的種類、病源菌類型和鐵載體結(jié)構(gòu)與功能為評述主線，重點聚焦提煉鐵載體生物合成對于這些復(fù)雜性傳染性疾病的臨床診斷、病源機理闡釋，和治療藥物發(fā)現(xiàn)的核心價值與應(yīng)用前景。同時，有研究發(fā)現(xiàn)鐵載體的生物合成與多種非傳染性疾病的發(fā)生發(fā)展亦密切相關(guān)，如癌癥、心血管和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，源于這些疾病的發(fā)病進程中多伴有多種病源菌的器官系統(tǒng)感染,因此鐵載體生物合成有望成為打開這些疾病診斷，病源機理與藥物治療等復(fù)雜暗箱的金鑰匙,重點為后續(xù)胰腺癌代謝特征譜與多器官轉(zhuǎn)移的驅(qū)動因子發(fā)現(xiàn)研究提供一個全新視角。
然而新鐵載體的發(fā)現(xiàn)與化學(xué)生物學(xué)研究尚未成熟，究其原因是缺乏行之有效的從系統(tǒng)代謝角度解決這些關(guān)鍵科學(xué)問題的方法學(xué)策略，必將嚴重影響鐵載體在生物醫(yī)藥領(lǐng)域最核心價值的發(fā)揮。呂海濤課題組在前期應(yīng)用開發(fā)代謝組學(xué)-遺傳學(xué)整合策略的基礎(chǔ)上,近兩年一致專注于一個全新的代謝組學(xué)方法學(xué)研究，即精準修飾代謝組學(xué),其核心理念重塑小分子代謝通路，一方面靶向覆蓋目標代謝通路的關(guān)鍵底物/前體，代謝中間體和終端產(chǎn)物；另一方面同位素質(zhì)譜示蹤碳源和代謝旁路歸屬；最后靶向定性/定量刻畫每一步代謝反應(yīng)的關(guān)鍵催化酶和調(diào)控基因。核心目標，基于該重塑代謝通路進行生物醫(yī)藥應(yīng)用研究，能夠突破傳統(tǒng)代謝組學(xué)僅限于代謝表型表征，精準闡釋不同生物事件/過程驅(qū)動下的代謝修飾的生物學(xué)功能和代謝調(diào)控機理。
上海交通大學(xué)為該論文的第一通訊單位，交大博士生羅夏琳、交大碩士生郭睿、交大-黑中醫(yī)聯(lián)合培養(yǎng)碩士生徐欣為共同第一作者，交大-重大聯(lián)合培養(yǎng)畢設(shè)本科生李弦為共同作者，呂海濤研究員為第一通訊作者，王喜軍教授和姚麗教授為共同通訊作者。該系統(tǒng)研究工作得到國家重點研發(fā)計劃課題，國家自然科學(xué)基金面上項目，上海交通大學(xué)特別研究員啟動項目和QUTViceChancellor’sResearchFellowship(國際人才基金)的大力支持。
上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院青年教授呂海濤2009年于黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)獲得生藥學(xué)博士學(xué)位，師從王喜軍教授，后在美國愛因斯坦醫(yī)學(xué)院，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院和麻省理工學(xué)院完成博士后訓(xùn)練，師從PeterC.Dedon教授等。2016年交通大學(xué)綠色通道引進高層次人才，QUTViceChancellor’sResearchFellowship國際人才基金獲得者，國家重點研究發(fā)計劃課題負責人，目前已在MSR,MCP和JPR等發(fā)表SCI檢索論文42篇。呂海濤課題組（功能代謝組科學(xué)實驗室，LaboratoryofFunctionalMetabolomicsScience）依托系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)教育部重點實驗室和111引智基地等平臺和設(shè)施，一致致力于功能代謝組學(xué)創(chuàng)新方法策略研究，病原微生物中鐵載體的系統(tǒng)代謝研究、實體腫瘤早期診斷以及中藥系統(tǒng)生物學(xué)研究。課題組最新研究發(fā)現(xiàn)，致病性大腸桿菌中鐵載體的生物合成與其宿主感染能力密切相關(guān)，即鐵載體生物合成通過協(xié)同調(diào)控治病性大腸桿菌的系統(tǒng)代謝（JPR2011；JPR2014;JPR2016;MassSpecRev2013;MassSpecRev2018）而決定其致病力的形成與表達，這些創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)為致病性大腸桿菌引起尿路感染的精準診斷、明晰病源機理和創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)提供全新靶標與研究視角。
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