13C代谢流分析（13C-MFA），利用稳定同位素标记特定的化合物，通过分析下游代谢产物的稳定同位素标记模式，推算出该化合物在在细胞内代谢通路中的周转速率、方向和分布规律；通过对不同状态的生物体进行代谢流分析，即可得到生物体特定代谢通路的活跃程度，从而在动态水平上描述细胞的代谢活性。

 

 

葡萄糖和谷氨酰胺是细胞生长和增殖的主要能源。为了量化培养的哺乳动物细胞中中心碳代谢的通量，将 D-葡萄糖 (13C6, 99%)或 L-谷氨酰胺 (13C5, 99%) 添加到缺乏这些主要营养素的培养基中。细胞在同位素标记的培养基中生长，代谢物标记通过 GC-MS 或 LC-MS 测量。
 

对于体内标记实验，D-葡萄糖（U-13C6，99%）或 L-谷氨酰胺（13C5，99%）溶液通过腹膜内注射 (IP) 或颈静脉递送至肿瘤并进行比较。使用 80% 甲醇从细胞或肿瘤组织中提取代谢物。利用现代仪器，可以并行测量数十种以上物种的同位素标记，从而实现系统级通量定量。

 

来自中国科学院上海有机化学研究所朱正江领衔的研究团队，为了对生命体的整个代谢组进行全面的代谢流动态分析，结合前期发展的大规模代谢物结构鉴定技术MetDNA和稳定同位素标记代谢物检测技术，发展了基于稳定同位素标记的非靶向代谢流组学技术MetTracer。并以模式动物果蝇为例，通过13C葡萄糖、13C谷氨酰胺等标记果蝇，在系统层面上揭示了果蝇衰老过程中发生的代谢稳态变化。相关研究成果发表在国际期刊《Nature Communications》上。

 

 

2022年4月6日，《Nature》刊发了一篇题为“Compartmentalized metabolism supports midgestation mammalian development”的文章。来自美国德克萨斯州立大学的研究团队，使用代谢组学的方法以完整胚胎-胎盘为单位对于小鼠妊娠中期胚胎中的代谢进行了研究，揭示了妊娠中期胚胎和胎盘的代谢特征。并借助同位素标记示踪技术，通过对怀孕小鼠注射D-葡萄糖（U-13C6，99%）和 L-谷氨酰胺（13C5，99%），对其中的碳水化合物代谢途径的差异和嘌呤的生物体内快速合成进行了探索，为妊娠中期胚胎发育及胎盘营养的代谢机制研究提供了基础。

 

当前，13C代谢流分析在糖酵解、TCA循环、磷酸戊糖途径、氨基酸和核苷酸的代谢等研究中已得到广泛应用。

 

值得一提是，上述文章实验中用到的13C同位素标记物均来自剑桥同位素实验室（CIL）

 

热耳科技是剑桥同位素总代理（Cambridge Isotope Laboratories）。提供用于13C代谢流分析用的全套同位素标记物。

 

多种位置标记的13C葡萄糖

 

多种位置标记的13C、15N谷氨酰胺