新興證據揭示了氧化應激和衰老過程中單細胞水平的表型和轉錄改變的異質性。盡管細胞代謝起著關鍵作用，但全面闡明細胞代謝組異質性及其與細胞氧化和衰老狀態的關系仍然難以捉摸。

2025年3月20日，來自中國科學技術大學生命科學學院的熊偉團隊在Nature Communications雜志發表題為“Integrative single-cell metabolomics and phenotypic profiling reveals metabolic heterogeneity of cellular oxidation and senescence”的文章。

該研究結合單細胞活體成像與質譜 (SCLIMS)，建立了一種跨模態技術，發現氧化水平不同的細胞之間存在顯著的代謝組異質性。值得指出的是，補充 SCLIMS 篩選的關鍵代謝物，如亞牛磺酸、磷酸肌酸和 O-磷酸乙醇胺，可延緩細胞衰老，降低氧化應激，并顯著延長30%-50%秀麗隱桿線蟲的壽命。

在本研究中，研究人員建立了一種稱為SCLIMS的方法，該方法將SCMS和活細胞成像相結合，對具有細胞OS狀態的單個細胞的代謝組進行分析，從而能夠在單細胞分辨率下對代謝組學譜和細胞表型進行跨模態分析。

利用SCLIMS，揭示了OS下六種細胞亞型之間的不同代謝特征，最重要的是，SCLIMS 鑒定出的關鍵代謝物如亞牛磺酸、磷酸肌酸和 O-磷酸乙醇胺對細胞衰老和自然衰老具有保護作用。

隨后，研究人員對這三種代謝物抗衰老功能進行驗證，發現代謝物處理組細胞氧化應激水平平均降低 67%。此外，SA-β-Gal 染色顯示亞牛磺酸、磷酸肌酸和 O-磷酸乙醇胺顯著減緩了細胞衰老并挽救了細胞生長停滯。總之，這些發現意味著 SCLIMS 鑒定的代謝物可以通過降低氧化應激水平和延緩衰老發揮對機體的有益作用。

最后，研究人員探究了這三種代謝物對壽命的保護作用，在L4 齡時以及在線蟲的整個生命周期中，將一系列濃度的三種代謝物添加到線蟲生長培養基中。然后評估線蟲的氧化應激水平、壽命和健康壽命。令人驚訝的是，補充不同劑量的亞牛磺酸、磷酸肌酸和 O-磷酸乙醇胺使得秀麗隱桿線蟲的壽命顯著延長 33%-50%。此外，這三種代謝物還可減輕老年線蟲的氧化應激，改善健康狀態。

總而言之，該研究利用SCLIMS 鑒定出的關鍵代謝物包括亞牛磺酸、磷酸肌酸和 O-磷酸乙醇胺，并證明這三種代謝物具有優良性能，可通過有效改善細胞氧化應激和衰老來延長秀麗隱桿線蟲的壽命并促進其健康衰老。

參考文獻：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57992-3