近日，我所“饲料质量安全检测与评价”创新团队成功开发了一种基于同位素示踪的细胞芯片—固相萃取质谱分析系统（Cell Chip-SPE-MS），实现了细胞代谢高灵敏动态监测，系统解析了维生素D3对癌症代谢调控机制。相关研究成果发表在《Talanta》上。

针对传统代谢分析技术难以实时追踪动态代谢通路、区分同位素标记代谢物灵敏度不足等问题，创新性地将细胞微流控芯片与在线固相萃取质谱技术结合，构建了高分辨、高灵敏的实时动态细胞代谢分析平台。通过优化微流控芯片上的细胞培养条件和固相萃取柱分离程序，系统实现了对氨基酸、有机酸等代谢物的自动化在线富集与检测，检测限低至0.10–9.43 μmol/mL。引入稳定同位素¹³C₆-葡萄糖示踪技术，首次在不依赖衍生化的情况下，实时追踪了癌细胞内糖酵解、丝氨酸合成等关键代谢通路的动态变化。实验发现，肝癌细胞（HepG2）和结肠癌细胞（HCT116）表现出显著的瓦博格（有氧糖代谢）效应，其糖酵解活性和乳酸产量显著高于正常肝细胞（LO2），维生素D3活性代谢物1,25-二羟基维生素D3（1,25VD3）可特异性抑制HCT116细胞的葡萄糖摄取及下游代谢物合成，揭示了其通过维生素D受体（VDR）调控癌症代谢重编程的新机制。细胞芯片—固相萃取质谱分析系统不仅为癌细胞代谢异质性研究提供了强有力的工具，还可拓展至药物筛选、功能成分评价和危害物毒理评估等领域。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目资助。