金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI)的研究人员开发出一种生物传感器，可将尿液中1-甲基烟酰胺(1-MNA)的灵敏度提高几个数量级，而无需对样品进行纯化。该研究发表在《分析化学》杂志上。

研究人员没有充分考虑生物学中的变异高通量生物传感器测量指示疾病的代谢物水平

代谢物是疾病的常见指标。尤其是癌症、肝病、肥胖症和代谢疾病会导致1-MNA水平升高。目前，质谱和核磁共振测量通常用于测量样品中的代谢物数量，但这些方法昂贵且复杂，限制了其广泛使用。

相反，金泽WPI-NanoLSI的MasayaUeno、TomokiOgoshi和AtsushiHirao使用一种柱芳烃分子作为生物传感器，解决了其他1-MNA生物传感分子高度纯化的需要，同时提高了灵敏度和特异性。

1-MNA是在体内维生素B3烟酸代谢过程中，通过烟酰胺N-甲基转移酶(NNMT)对烟酰胺(Nam)进行甲基化而产生的。

因此，它可以衡量NNMT活性，这种活性在某些癌​​症中会升高。有证据表明，1-MNA水平与肿瘤的侵袭性相关，抑制NNMT基因可减轻某些疾病的行为症状。

研究人员在报告中解释说，“通过量化1-MNA来监测患者的NNMT表达和活动对于阐明和诊断他们的病理非常重要。”

柱[n]芳烃和1-甲基烟酰胺(1-MNA)的化学结构。图片来源：2024MasayaUeno

此前他们已经证明了分子柱[6]芳烃与12个羧酸阴离子(P6AC)功能化作为1-MNA传感器的一些潜力，因为它可以与1-MNA结合并抑制由于光诱导电子转移而产生的荧光。

然而，需要对样品进行大量的净化，即使这样，虽然可以检测到鼠尿中的毫摩尔浓度，但P6AC生物传感器缺乏检测人类癌细胞培养上清液中微摩尔浓度的灵敏度。

为了找到一种灵敏度更高的生物传感器，研究人员研究了1-MNA与磺酸基官能化的柱[6]芳烃(P6AS)之间的结合。

他们发现，这种结合亲和力比P6AC高700倍，即使在未纯化的人类尿液中，生物传感器也能达到亚微摩尔灵敏度，尽管在小鼠中检测更高浓度的药物效果更好。然而，研究人员指出，由于自发荧光水平较高，无法在人类血清中进行检测。

相比之下，质谱法的检测灵敏度为纳摩尔级，但通量要低得多。研究人员表示，P6AS生物传感器的高通量使其适合筛选数千种潜在的NNMT抑制剂，这可能有助于治疗肝病和癌症等疾病。

研究人员解释说，灵敏度更高是因为磺酸盐基团的酸性比羧酸盐基团强。他们总结道：“进一步改进我们的策略将有助于NNMT抑制剂的高通量筛选、肝病的诊断以及人类癌细胞的体内成像。”