《ACS Central Science》：Our Tears Can Help Diagnose Cancer, Parkinson’s, and Alzheimer’s
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研究人员将装满泪液的箱子仔细包装。泪液浸透的纸条被放入小型塑料管中，塑料管再装入箱子，随后用干冰包裹，以确保运输过程中不发生降解。泪液样本难以获得，研究人员不能像订购血清样本那样从生物样本库公司直接订购。相反，研究人员和其他科学家在实验室之间运送泪液，希望在泪
研究人员将装满泪液的箱子仔细包装。泪液浸透的纸条被放入小型塑料管中，塑料管再装入箱子，随后用干冰包裹，以确保运输过程中不发生降解。泪液样本难以获得，研究人员不能像订购血清样本那样从生物样本库公司直接订购。相反，研究人员和其他科学家在实验室之间运送泪液，希望在泪液中发现能够帮助医生更好地诊断癌症、帕金森病和阿尔茨海默病等疾病的生物标志物。泪液远非仅仅是盐水，它是由脂质、蛋白质、离子和代谢物组成的复杂混合物，其中含有大量生物标志物。当身体出现异常时，泪液的分子组成会发生改变，这种模式可以被解读以用于疾病诊断。与血液或脑脊液相比，泪液相对不含污染物且易于获取，无需针头。然而，直到最近，泪液量微小一直是研究的障碍。科学家通常只能收集几微升泪液，因此弄清泪液中的成分是一项具有挑战性的任务。在过去十年中，大量新的和改进的技术涌现，使得分析泪液中的分子并将其与阿尔茨海默病、帕金森病、乳腺癌和糖尿病等多种疾病联系起来成为可能。超灵敏技术帮助研究人员扫描泪液中的疾病生物标志物，而搭载纳米材料的智能隐形眼镜则可以为各种健康状况甚至压力提供连续监测。
### 泪液诊断研究解读：从生物标志物发现到智能监测
**研究背景与意义**
泪液长期以来被视为简单的盐溶液，但现代分子生物学研究揭示它是一种由脂质、蛋白质、离子和代谢物构成的复杂生物流体，承载着丰富的生理和病理信息。传统疾病诊断高度依赖血液样本或脑脊液采集，前者具有侵入性，后者则需通过腰椎穿刺获取，可能伴随出血、疼痛和感染等并发症。与此相比，泪液具有非侵入性获取、污染物少、无需针头等独特优势，在过去十年中受到越来越多的关注。然而，泪液样本体积微小（通常仅有几微升），长期制约了对其分子组成的深入分析。随着质谱技术、超灵敏免疫检测方法和纳米材料工程的发展，泪液诊断领域取得了突破性进展。此前，科学家在2005年仅能从泪液中鉴定出54种蛋白质，而今日这一数字已超过6700种。这些技术进步为利用泪液诊断神经退行性疾病、癌症和代谢性疾病铺平了道路，相关研究成果发表在《ACS Central Science》上。
**研究方法与关键技术**
研究人员主要采用了多种超灵敏分子分析技术。其中包括核酸联免疫夹心检测技术（NULISA），该技术将传统酶联免疫吸附检测（ELISA）的抗体识别能力与DNA条形码及下一代测序技术相结合，能够在极小样本中同时测量多种蛋白质并降低背景信号。另一种关键技术是单分子阵列检测技术（SIMOA），通过将包被抗体的微珠隔离到微小的反应孔中，对单个荧光事件进行计数，实现飞摩尔至阿摩尔级别的蛋白质检测。此外，新一代Orbitrap质谱仪提供了更高的质量分辨率和质量准确度，用于测量泪液中的谷胱甘肽及谷胱甘肽合成酶水平。样本来源方面，研究人员通过泪液研究网络（Tear Research Network）开展多中心合作，该网络由来自全球的200多名专业人员组成，统一了样本收集与储存方案。泪液样本的采集主要采用毛细管置入眼角的毛细管法或置于下眼睑下方的纸条吸收法。
**研究结果与发现**
*神经退行性疾病标志物的鉴定*
2012年，研究人员首次在痴呆和认知障碍患者的泪液中检测到淀粉样蛋白β多肽和tau蛋白，这两种分子与神经退行性病变密切相关，占泪液总蛋白质量的十亿分之一。这一发现标志着泪液检测的灵敏度已足以捕获极低丰度的脑疾病相关蛋白。利用NULISA技术，研究人员能够比以往更可靠地检测泪液中的淀粉样蛋白和tau蛋白，其检测灵敏度达到阿摩尔水平。
*CAP1蛋白与阿尔茨海默病的关联*
研究团队利用基于纳米颗粒的新型免疫检测方法，从泪液中捕获并定量了腺苷酸环化酶相关蛋白1（CAP1），该蛋白在神经元正常功能中发挥作用。在对无认知障碍者、轻度认知障碍者和阿尔茨海默病患者进行检测后发现，疾病越严重，泪液中CAP1水平越高。该检测可在1小时内以90%的准确率识别阿尔茨海默病患者，且无假阳性结果。
*谷胱甘肽系统与痴呆筛查*
研究人员使用新一代Orbitrap质谱仪测量了泪液中谷胱甘肽及其合成酶——谷胱甘肽合成酶的水平。谷胱甘肽是一种保护大脑免受有害分子损伤的肽类物质，此前已在阿尔茨海默病患者血液中检测到其水平降低。研究人员在论文中指出，利用这种新的谷胱甘肽检测系统，可将检测痴呆所需的PET扫描使用量减少75%，从而降低医疗费用和辐射暴露。
*α-突触核蛋白与帕金森病*
研究人员利用SIMOA技术检测了帕金森病患者的泪液样本，发现帕金森病患者泪液中的α-突触核蛋白显著高于健康对照。α-突触核蛋白是帕金森病的标志性蛋白之一。SIMOA技术能够在阿摩尔水平上检测单个蛋白分子，克服了传统ELISA检测中低丰度蛋白信号被背景噪声掩盖的问题。这一发现有望使帕金森病患者避免接受腰椎穿刺这一侵入性检查。
*商业化的乳腺癌泪液检测*
2022年，诊断初创公司Namida Lab推出基于泪液的Auria乳腺癌检测试剂盒。用户可在家订购试剂盒、用纸条采集泪液并寄回实验室，检测与炎症及转移相关的两种蛋白S100-A8和S100-A9。该检测的假阳性率为42%，假阴性率为8%，虽然不如乳腺X线摄影能定位肿瘤位置，但可作为鼓励不愿或无法接受乳腺X线摄影的人群进行早期筛查的预警工具。
*智能隐形眼镜的连续监测*
研究团队开发了多种基于纳米材料（如石墨烯、量子点和金纳米颗粒）的智能隐形眼镜，可对泪液中的生物标志物进行实时监测并无线传输数据至智能手机。这些传感器包括监测血糖的葡萄糖感应镜片、通过石墨烯电路响应泪液中皮质醇的压力监测镜片，以及利用微流控通道检测维生素C和谷胱甘肽的微流控镜片。2024年的一项研究证实，泪液中的葡萄糖水平与血液葡萄糖水平高度相关，镜片监测的滞后时间为11至12分钟，与现有连续血糖监测设备相当。在兔子、狗和20名人类受试者中均取得了成功的监测结果。
**讨论与结论**
尽管泪液诊断技术取得了显著进展，但大多数基于泪液的检测方法距离市场化仍有距离。除Auria外，目前仅有少量泪液检测产品上市（如用于干眼症的InflammaDry）。研究人员指出，监管机构对泪液作为诊断介质尚不熟悉，需要说服官僚体系、临床医生和患者相信泪液诊断的有效性和可靠性。泪液研究网络正在通过制定标准化协议、建立泪液生物标志物数据库以及促进国际间样本与设备共享来推动这一领域的发展。研究人员对此持乐观态度，认为未来将有更多泪液生物标志物和检测方法问世。泪液诊断有望为神经退行性疾病、癌症和代谢性疾病提供非侵入性、便捷且可连续监测的全新诊断范式。
