同位素的物理性質及蛋白質組學應用
Isotope 的發現及定義
英國化學家索迪，第一個提出同位素概念的人。同位素 (Isotope)：是指具有相同原子序數但質量數 (或中子數) 不同的核素。如：
·氫 (1H)，氘 (2H, D)，氚 (3H, T)
·碳 (12C)，(13C)，(14C)
·氮 (14N)，(15N)
·氧 (16O)，(17O)，(18O)
·氟 (18F)，(19F)
圖 1. 氫的同位素原子示意圖
Isotope 的分類
同位素類產品，根據其穩定性和放射性的物理性質，可以分為以下兩種：穩定同位素 (Stable isotope)：是指化學元素中，不發生放射性衰變或不易發生放射性衰變的同位素，穩定同位素即使會發生衰變，因半衰期太長而無法測量出。
放射性同位素 (Radioactive isotope)：是指原子核不穩定、具有放射性的核素。放射性同位素會進行放射性衰變，從而放射出伽瑪射線和次原子粒子。若某元素的所有同位素都具有放射性，則該元素會被稱為放射性元素，例如鈾、鐳和氡等。
放射性同位素產品對人體有一定的危害，但穩定同位產品的保存和應用更方便，也更受科研者們的喜愛。
同位素產品的應用
■ 氘代藥物 (Deuterated Reagents for Pharmaceuticals)
圖 2. 氘代示意圖
理論上，在小分子中加入“Deuterium”可以使藥物作用持續時間更長，可改善藥物本身的藥代動力學和毒性特征。
例如：Deutetrabenazine (氘丁苯那嗪)是全球一個獲批的氘代藥物，用于治療與亨廷頓病有關的舞蹈病及成人遲發性運動障礙。與 Tetrabenazine 相比，氘丁苯那嗪表現出良好的藥代動力學曲線，并顯示出對亨廷頓舞蹈病 (HD) 和成人遲發性運動障礙患者的有效性和可接受的安全性和耐受性。
■ 代謝研究 (Metabolic Research)
通過質譜測定，跟蹤穩定同位素示蹤劑的代謝物標記可以揭示其代謝途徑。
G. D. Marijn Veerman 等人，用 100 ng/mL 的含氘同位素 (afatinib-d6, crizotinib -d5 and erlotinib-d6) 產品做內標，僅在 5 分鐘時間就可以測定人血漿中所有化合物 (如 Afatinib，Alectinib，Crizotinib 和 Osimertinib) 的濃度范圍，該方法有潛力用于臨床前的藥代動力學研究。
圖 4. 人血漿中的化合物的測定[3]
■ 蛋白質組學 (Proteomics)
在許多疾病的發展進程中(如癌癥)，常伴隨著某些蛋白質的表達異常。蛋白質組學就是把一個基因組表達的全部蛋白質或一個復雜的混合體系中所有的蛋白質進行精確的定量和鑒定。穩定同位素標記的方法，可以量化樣品中的蛋白質濃度差異。因此同位素標記可用于對癌癥生物標志物檢測、鑒定和驗證等。
■ 糖組學 (Glycomics)
大多數核蛋白、膜結合蛋白和分泌蛋白等重要蛋白是糖基化的，用同位素標記糖可以讓聚糖的細微變化可視化，可以比較每個生物樣品中的精細結構。以 Comparative glycomics using a tetraplex stable-isotope coded tag 一文為例， Michael J. Bowman 等人使用四重穩定同位素編碼標簽，通過正相毛細管 LC-MS 和納噴霧質譜，可直接在四個樣品中直接比較其多糖組成。這證明了穩定同位素標記方法對于高質量的糖組學組成譜和精細結構分析的應用價值。
圖 5. 穩定同位素標記檢測糖組分[5]
MCE Isotope-Labeled compounds 包含的兄弟姐妹
圖 6. MCE 氘代產品的主要類型
MCE 同位素類的產品主要包含 2H (D)，13C，15N，18O，19F 等一系列穩定同位素類產品，此類產品性質穩定，易于保存和運輸。目前 MCE 已有 300+ 同位素產品在線。
圖 7. 部分氘代物產品
除了我們目前已經有的產品，MCE 還提供同位素類產品的定制服務，滿足您不同的科研需求。我們有經驗豐富的科研團隊，可以根據您的要求定制合成您所需的同位素類產品。
| 相關產品 |
| D8 MMAE 氘代標記的 MMAE。MMAE 是一種 tubulin 抑制劑，抑制有絲分裂。 |
| Alfacalcidol D6 氘代的 Alfacalcidol，是一種非選擇性的 VDR 活化劑。 |
| Calcitriol D6 Calcitriol D6 是骨化三醇的含 Deuterium 形式，氘代物。 |
| Tetrabenazine D6 Tetrabenazine 的氘代物，可用于 Tetrabenazine 的定量檢測。 |
| Dapoxetine D7 hydrochloride Dapoxetine hydrochloride 的氘代物。Dapoxetine 是一種選擇性血清素再攝取 (serotonin reuptake) 抑制劑 (SSRI)。 |
| Nepafenac D5 Nepafenac 的氘代物。Nepafenac 是選擇性的 COX2 的抑制劑。 |
| Ibrutinib D5 Ibrutinib 的一種氘代化合物。Ibrutinib 是不可逆的 Btk 抑制劑。 |
| Gefitinib D8 是 Gefitinib 的氘代物。Gefitinib 一種有效的 (EGFR) 抑制劑，可用于癌癥的相關研究。 |
參考文獻
1. Charles Schmidt, et al. First deuterated drug approved. Nat Biotechnol. 2017 Jun 7;35(6):493-494.
2. Cholsoon Jang, et al. Metabolomics and Isotope Tracing. Cell, 2018, May 3; 173: 823-837.
3. G.D. Marijn Veerman, et al. Quantification of afatinib, alectinib, crizotinib and osimertinib in human plasma by liquid chromatography/triple-quadrupole mass spectrometry; focusing on the stability of osimertinib. J Chromatoger B.; 2019, 1113; 37-44.
4. Hannah N. Miles，et al. Recent developments and applications of quantitative proteomics strategies for high-throughput biomolecular analyses in cancer research . RSC Chem. Biol., 2021, 2, 1050-1072.
5. Michael J. Bowman, et al. Comparative Glycomics Using a Tetraplex Stable-Isotope Coded Tag. Anal. Chem. 2010, 82, 3023–3031
標簽：
同位素
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