结核分枝杆菌（M. tuberculosis）作为全球头号传染杀手，每年导致约150万人死亡。这种细菌主要潜伏在人体免疫系统的“第一响应者”——巨噬细胞内，但并非所有巨噬细胞都会被感染。近日，发表于《分析化学》（Analytical Chemistry）的一项新研究利用先进的单细胞代谢组学技术，揭示了为何部分巨噬细胞更易受感染，并阐明了结核感染如何重编程细胞代谢的深层机制。
传统代谢组学分析通常基于细胞混合样本，难以区分个体细胞间的差异及其对邻居的影响。本研究团队采用基于毛细管的活细胞采样技术，结合液相色谱 - 质谱联用（LC-MS）和纳米电喷雾电离质谱（nano-ESI-MS），实现了对单个细胞代谢物的精准映射与定量。这种技术让研究人员得以在细胞自然状态下，观察到以往无法察觉的感染细胞与非感染细胞之间的细微差别。
研究对比发现，LC-MS在代谢物覆盖广度和检测限方面表现更优，能更清晰地区分感染与对照细胞；而nano-ESI-MS则凭借极少的样品前处理步骤，实现了约7.5倍的快速分析。两者互为补充，前者提供深度分析，后者提供高性价比的快速谱图。当应用于结核感染巨噬细胞分析时，LC-MS明确检测到感染细胞中甲硫氨酸、半胱氨酸和牛磺酸等化合物的富集，表明硫代谢在感染过程中发生了显著重编程。
尽管该技术前景广阔，但仍面临细胞需手动转移可能导致分析物损失、以及色谱分离步骤导致通量较低等挑战。研究团队指出，未来需开发适用于临床或监管的全验证靶向方法，实现细胞从毛细管到样本瓶的自动化转移，并优化纳米流速以提升灵敏度。这一技术组合不仅有助于解析感染机制，还可能揭示感染细胞是否向未感染细胞发送预警信号，为理解抗菌耐药性提供新视角。
伦敦国王学院梅兰妮·贝利教授表示，该技术首次将细胞的可见特征与其精细化学组成直接关联，为从结核病到癌症等多种疾病的研究开辟了新途径。对于中国生物医药行业而言，单细胞代谢组学技术的成熟意味着在精准医疗和药物靶点发现领域将迎来新机遇，国内企业可重点关注该技术在传染病及肿瘤免疫治疗中的转化应用潜力。
