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尿素循环障碍（UCDs）是一类罕见且可能危及生命的疾病，传统生化分析难以可靠监测治疗效果。研究人员开展用稳定同位素表征和监测 UCDs 的研究，建立了 UHPLC - HRMS 方法。结果显示该方法安全高效，可用于评估和监测 UCD 患者，意义重大。
在生命的新陈代谢舞台上，尿素循环就像一座精密运转的 “工厂”，负责将体内有毒的氨转化为尿素排出体外。然而，有一种名为尿素循环障碍（Urea Cycle Disorders，UCDs）的罕见疾病，却让这座 “工厂” 陷入了困境。UCDs 是由于尿素循环中关键的酶或转运蛋白出现缺陷，导致氨无法正常代谢，进而引发高氨血症。高氨血症如同潜伏在身体里的 “定时炸弹”，随时可能威胁患者生命，造成脑病甚至不可逆的脑损伤 。
目前，UCDs 的治疗手段有限，除了肝移植，尚无根治方法。传统的生化分析和生物标志物，如血浆氨、氨基酸以及尿乳清酸等，在诊断 UCDs 时虽有一定作用，但在监测治疗效果和评估新疗法的有效性方面却不尽人意。因为这些指标受多种因素影响，如饮食状态等，波动较大，无法准确反映尿素循环功能的变化。而随着基因治疗、细胞治疗等新型疗法的不断涌现，精准测量尿素循环功能变得至关重要，这就迫切需要一种简单、低侵入性且准确的检测方法。
为了解决这些难题，来自瑞士苏黎世大学儿童医院（University Children’s Hospital Zurich）等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们通过一系列实验，建立了一种基于超高效液相色谱 - 高分辨率质谱（UHPLC - HRMS）的方法，利用 [15N] 氯化铵作为示踪剂，对血浆和干血斑中的 [15N] 尿素和 [15N] 氨基酸进行检测，以此评估尿素生成情况。
在研究过程中，研究人员运用了多种技术方法。首先，招募了来自世界各地的 UCD 患者和瑞士的健康对照人群，建立了样本队列。然后，给受试者口服 [15N] 氯化铵，在不同时间点采集血样，制成血浆和干血斑样本。接着，对样本进行处理，采用 UHPLC - HRMS 技术检测样本中尿素和氨基酸的 [15N] 富集情况，并通过计算相对尿素生成功能（Relative Ureagenesis Function，RUF）等指标进行数据分析。
研究结果令人振奋。他们发现，使用 2mg/kg 的 [15N] 氯化铵作为示踪剂是安全的，在健康受试者和患者中均未观察到不良事件，且示踪剂的回收率良好。通过对健康受试者和患者的尿素生成分析，发现患者的 RUF 值与疾病严重程度、症状表现以及基因突变类型密切相关。例如，诊断时血浆氨水平高（超过 500μmol/L）的患者，RUF 值较低；症状严重的新生儿患者 RUF 值低于症状性和无症状患者。此外，该方法还能有效区分不同类型的 UCD 患者，以及监测治疗效果。在接受肝移植或酶替代疗法（ERT）的患者中，观察到 [15N] 尿素生成恢复，[15N] 谷氨酰胺降低，RUF 值提高。
研究结论表明，这种基于稳定同位素的尿素循环功能定量分析方法，简单、快速且高效，能够更准确地评估尿素生成情况，比传统的生化参数（如血浆氨和氨基酸）更有意义。它不仅可以为监测现有疗法的效果提供依据，还能为即将开展的 mRNA 疗法、重组腺相关病毒（AAV）疗法以及 CRISPR Cas9 基因编辑等新型疗法的临床研究提供重要的 “生化基准”，有望成为评估这些新型疗法疗效的主要终点指标。特别是对于难以诊断的 OTCD 女性患者，该功能测试提供了一种更具优势的诊断方法。不过，研究也存在一些局限性，如新生儿患者尿素循环可能不成熟影响结果解读，禁食时间对尿素生成功能的影响尚不明确等，这些都需要进一步研究。
总的来说，这项研究为 UCDs 的诊断和治疗监测带来了新的突破，为未来更有效的治疗策略开发奠定了坚实基础，推动了 UCDs 领域的研究进展，让人们在攻克这一罕见疾病的道路上迈出了重要一步。
