无创技术收集足够的泪液来寻找健康和疾病的生物标志物

我们眼睛的保护层叫做泪膜，它包含数千种蛋白质，可以提供健康和疾病的线索，科学家们已经改进了一种他们所说的非侵入性和有效的方法来观察这些线索。

他们期待有一天会有眼泪流体体检可以像身体检查中的血液检查一样是例行公事，也可以用来诊断各种疾病干眼病阿尔茨海默氏症。

博士们说，他们似乎已经扫除了通向这一未来的一个主要障碍，因为尽管存在大量蛋白质，但获得足够数量的泪液来分析它们在技术上很困难。Ashok和Shruti Sharma是乔治亚医学院生物技术和基因组医学中心以及奥古斯塔大学James和Jean Culver视觉发现研究所的科学家。

现在他们在国际分子科学杂志被称为Schirmer的纸巾已经被无痛地贴在病人的眼睛上，用来测量眼泪的产生，它也可以捕获足够体积的泪液，用于详细的分析蛋白质分析。

在这种情况下，他们说的不是收集我们沮丧时流下脸颊的眼泪，因为这些眼泪被稀释了，不是生物标志物的良好来源。

相反，席尔默带被放置在远离泪腺的远眼角，大约五分钟，直到它被泪液湿润，覆盖并保护我们的眼睛。蛋白质组学和生物信息学专家、该研究的通讯作者阿肖克·夏尔马(Ashok Sharma)说，到那时，这篇论文已经收集了大约10到15微升(15微升是0.00050721液盎司)的泪液，远远不到一滴。

接下来他们把蛋白质饱和纸和高通量蛋白质分析的质谱得到一个清晰的图像的蛋白质存在。

现在他们有了一种技术，他们的目标包括开发一个健康个体的蛋白质数据库，供其他科学家免费使用，这些科学家致力于识别作为疾病生物标志物的异常蛋白，并对常见的、不舒服的干眼病的生物标志物进行自己的研究。

血管和内皮生物学家、该研究的高级作者舒勒蒂·沙玛(Shruti Sharma)在谈到泪液收集和分析方法时说:“这个词是无创的。”他们用这种方法在健康成年人的泪液中识别出3370种独特的蛋白质，平均每个人大约有678种独特的蛋白质。在这50种最丰富的蛋白质中，有几个主要的蛋白质家族，包括免疫球蛋白，或抗体，帮助保护眼睛免受感染，以及被称为角蛋白的纤维结构蛋白，帮助形成眼睛的保护层。

科学家们写道:“我们的发现通过识别与健康泪膜及其屏障完整性相关的途径和蛋白质家族，进一步加深了我们对泪膜的理解。”

为了评估这些蛋白质，他们探索了两种不同的“蛋白质消化”方法的不同组合，以及两种不同的将这些蛋白质分解成可分析的小肽的方法。

提供最多数量的蛋白质并最终进行最详细分析的方法是“带内蛋白质消化”方法，该方法将席默蛋白条切成五块，它们都能放进一个塑料管中进行“消化”。另一种方法是在“消化”之前将蛋白质从蛋白质条中去除。

为了将蛋白质分解成多肽，他们使用了两种质谱分析技术，其中包括碰撞诱导解离动能促使蛋白质与分子发生碰撞，将蛋白质分解成更小的肽。

他们还使用了较新的质谱分析技术，HCD，或更高能量的碰撞解离，它使用更高水平的能量产生更小的片段，所以任何蛋白质修饰都更容易识别。疾病可以改变蛋白质本身和蛋白质的数量。

科学家们写道，无论采用哪种方法，似乎蛋白质消化方法都是最重要的，因为当这两种质谱技术分别使用条内蛋白质消化时，发现的独特蛋白质或多肽的数量没有显著差异。

“你必须有信心，你正在提取每一种蛋白质，液体不会残留在条带上，”施鲁提•沙玛说。

他们说，他们的发现使带内消化和HCD的结合成为未来人类泪液研究中最有效的组合。

他们指出，这项研究一在网上发表，这项技术就开始被其他追求疾病生物标志物的科学家所接受。

Ashok Sharma说，在这种方法被广泛应用于人类之前，最后的步骤可能是开发与阿尔茨海默症等特定疾病相关的特定蛋白质的测试。

现在，沙玛一家正在向国家眼科研究所申请资金，以便为一个健康、多样化的群体发展数据库，并建议以1600人的代表性人口来建立数据库。Ashok Sharma说，运行一个样本大约需要一个小时，而建立数据库可能需要大约一年的时间。

“我们正试图为这些蛋白质创建一个健康的档案:范围是什么，”他在谈到他们在MCG生物技术和基因组医学中心正在进行的工作时说。

他们还将自己的技术用于客观地诊断常见的干眼病，包括对这种疾病进行细分，以便能够识别出，例如，那些眼睛疼痛、干涩的人是由自身免疫性疾病干燥综合征(Sjogren’s syndrome)引起的，该综合征也会导致口干。

自从他们完成了发表的研究，他们已经检查了82个人的泪液，其中一半患有干眼病，开始寻找差异，最终可能成为该疾病的生物标志物。

他们还比较了房水和泪膜的蛋白质结构，房水是眼球内帮助形成形状的液体。在与MCG眼科医生和验光师的合作中，Ashok Sharma一直在更大但更难收集的液体中寻找青光眼的生物标志物，尽管我们大多数人可能认为，青光眼并不总是通过眼球内更高的压力来明确定义。他想知道泪液和含水液体是否提供了类似的线索，尽管很明显泪液和含水液体的来源不同。

质谱技术的进步使沙尔玛夫妇能够利用无创的泪液收集所能提供的微小样本对蛋白质进行精确而大规模的分析。他们指出，干眼病和白内障等情况会使泪液收集更加困难。

MCG眼科学系的教员，包括博士。Lane Ulrich, Amy Estes和Mary Sezer正在为正在进行的科学研究收集泪液样本。

智文博博士是利用质谱分析小体积生物液体的专家，也是生物技术和基因组医学中心的教员，他是这项研究的合著者。

Ashok Sharma说，在泪液中发现的生物标记物可能与我们已经例行检查的健康和潜在疾病状态的指标血液中发现的生物标记物有一些重叠。

阿兹海默症和帕金森氏症等疾病也与科学家在泪液中发现的物质有关。例如，在痴呆症患者的泪液中发现了tau蛋白水平显著升高的证据，tau蛋白是大脑中神经纤维缠结的主要成分，被认为是阿尔茨海默氏症的生物标志物。

三层泪膜的最外层油层减缓了泪水的蒸发，而这层油层的缺陷减缓了泪液的产生，是导致干眼病的原因之一。中间最厚的一层是水层，有助于保持眼睛清洁，包括洗掉碎片和防止感染，这两层都是由眼睑的腺体产生的。最里面的粘蛋白层使水层保持光滑，覆盖在眼睛表面，帮助它保持湿润，帮助滋养角膜，它是由结膜产生的，结膜是覆盖在眼白和眼睑内部的透明组织。

据美国眼科学会称，当你眨眼时，一层泪膜会覆盖在眼睛上，以帮助保持眼睛表面光滑、清澈，并保持良好的视力。当你没有制作正确的泪液类型或泪膜时，就会发生干眼症。

沙玛夫妇说，干眼病直接影响泪膜及其组成部分。原因包括衰老;干燥综合征和狼疮等疾病;长时间盯着电脑屏幕或看书等可能减少眨眼的活动;长时间使用隐形眼镜;还有利尿剂、过敏感冒药等药物。干眼症会导致疼痛、瘙痒和影响视力，这种症状在女性中比男性更常见。泪水不足也会使眼睛更容易感染、发炎甚至擦伤。

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