“中年發(fā)福不是代謝下降惹的禍”“越胖運(yùn)動(dòng)減肥越難”“每天八杯水的建議是否科學(xué)”等熱門的科學(xué)話題，引起了社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注。事實(shí)上，這些成果均出自同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室——我國首個(gè)人類雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室。

近日，由中國科學(xué)院外籍院士、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所能量代謝與生殖研究中心首席科學(xué)家、深圳理工大學(xué)（籌）藥學(xué)院講席教授John Speakman牽頭成立的我國首個(gè)人類雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室已完成第二階段建設(shè)，正式建成。這是我國首個(gè)將雙標(biāo)水技術(shù)用于人體研究的精準(zhǔn)監(jiān)測人體能量代謝實(shí)驗(yàn)平臺（以下簡稱“雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室”），也是繼英國、美國、日本后，全世界極少擁有雙標(biāo)水技術(shù)的中國實(shí)驗(yàn)室。

“雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室通過對人體代謝規(guī)律的深入研究，將進(jìn)一步揭示生命規(guī)律，為人類制定精準(zhǔn)營養(yǎng)策略提供了科學(xué)指導(dǎo)意義。”Speakman介紹。

“世界上并沒有多少雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室。中國擁有第一個(gè)雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室是非常令人興奮的，不僅對中國區(qū)域，對國際而言也是如此。這將使我們能夠測量更多的雙標(biāo)水樣本,去研究能量代謝領(lǐng)域的一些基礎(chǔ)機(jī)制，并了解全球范圍內(nèi)雙標(biāo)水測量的差異。”國際原子能機(jī)構(gòu)營養(yǎng)學(xué)專家Alexia Alford評價(jià)道。

能量消耗測量“金標(biāo)準(zhǔn)”落地中國

人們?nèi)粘Ｉ钪械男凶摺⑴懿?、思考、呼吸，以及?xì)胞的生長、分裂等生命活動(dòng)都與能量代謝息息相關(guān)。而肥胖、糖尿病、心血管疾病等諸多疾病都與能量代謝異常有關(guān)。深入探究能量代謝的規(guī)律，可以幫助人們更好地了解身體健康狀態(tài)，采取相應(yīng)的預(yù)防和治療措施。

早在20世紀(jì)50年代，美國科學(xué)家Nathan Lifson便發(fā)明了雙標(biāo)水技術(shù)（Doubly Labelled Water，DLW），以解決能量代謝檢測問題。1982年，雙標(biāo)水技術(shù)首次被運(yùn)用在人類身上。研究人員運(yùn)用雙標(biāo)水技術(shù)，收集志愿者的尿液并分析尿液中標(biāo)記物的富集度變化，了解機(jī)體的能量代謝情況。經(jīng)過數(shù)十年的研究和發(fā)展，雙標(biāo)水技術(shù)被認(rèn)為是測量自由活動(dòng)狀態(tài)下人類能量消耗的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

1986年，Speakman開始探索和研究雙標(biāo)水技術(shù)，是最早參與建立雙標(biāo)水技術(shù)的科學(xué)家之一。1989年，他在英國阿伯丁大學(xué)建立了雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室，這是英國首批雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室之一，之后在1997年發(fā)表的《雙標(biāo)水的理論與實(shí)踐》專著，成為了雙標(biāo)水技術(shù)的權(quán)威參考書，先后被引超過1000次。

2011年，Speakman來到中國開展研究工作。那時(shí)，他并沒有打算在中國建立一個(gè)人類雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室。雙標(biāo)水不僅價(jià)格昂貴，更需要測試靈敏度和精準(zhǔn)度極高的同位素質(zhì)譜儀和高水平的分析人員，想要建立一個(gè)能夠完整配制并分析雙標(biāo)水技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺，并非易事。

直到2020年，Speakman加入深圳先進(jìn)院。我國首個(gè)人類雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)工作正式啟動(dòng)。在此之前，除了英國的阿伯丁大學(xué)、美國的貝勒醫(yī)學(xué)院和威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校、日本國立研究開發(fā)法人醫(yī)藥基礎(chǔ)健康營養(yǎng)研究所等少數(shù)實(shí)驗(yàn)室擁有這項(xiàng)技術(shù)之外，我國尚未有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室和團(tuán)隊(duì)能夠完成雙標(biāo)水技術(shù)分析。

“建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的過程并非一帆風(fēng)順?！闭n題組成員、深圳先進(jìn)院醫(yī)藥所副研究員張雪映回憶道，2016年起，張雪映在Speakman的阿伯丁大學(xué)雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室，以及日本醫(yī)藥基礎(chǔ)健康營養(yǎng)研究所學(xué)習(xí)雙標(biāo)水技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法，基于這些經(jīng)驗(yàn)，她從儀器購買、設(shè)備安裝、人員培訓(xùn)等點(diǎn)滴做起。將近四年的時(shí)間里，她協(xié)助Speakman完成了雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)工作。

我國首個(gè)人類雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室的建成，也意味著雙標(biāo)水技術(shù)落地中國，讓中國成為了繼英國、美國、日本等國家之后擁有國際公認(rèn)的雙標(biāo)水技術(shù)極少數(shù)國家之一。

建立廣東省首個(gè)人體代謝艙系統(tǒng)

自2020年以來，Speakman團(tuán)隊(duì)在完善實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的同時(shí)，不忘深耕科研領(lǐng)域，連續(xù)發(fā)表了多篇基于雙標(biāo)水技術(shù)的重要研究。比如，2021年，Speakman領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)合作在《科學(xué)》上首次揭示了人類全生命周期的代謝規(guī)律，打破了“人到中年代謝率下降”的傳統(tǒng)認(rèn)知。2022年，課題組與國際團(tuán)隊(duì)合作再次在《科學(xué)》發(fā)表研究，首次揭示人類全生命周期需水量的規(guī)律，顛覆了以往人們對飲水量需求的認(rèn)知。

目前，深圳先進(jìn)院雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室面積約為800平方米，具備了實(shí)時(shí)、精確監(jiān)測人體能量代謝、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、體成分以及心血管健康等方面的技術(shù)能力。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還搭建了廣東省首個(gè)人體代謝艙系統(tǒng)，該系統(tǒng)投入使用后將為包括各種藥物篩選及效果評估等臨床試驗(yàn)提供支撐平臺。Speakman解釋道：“在人體代謝艙里，志愿者可以生活數(shù)日，我們通過收集艙內(nèi)的氧氣和二氧化碳，并通過高精密氣體濃度分析儀可實(shí)時(shí)測量能量消耗情況。與雙標(biāo)水技術(shù)結(jié)合，將為我們的研究開辟一個(gè)獨(dú)特的窗口?！?/span>

“中國是人口大國，在我們的實(shí)驗(yàn)室建立之前，來自中國的雙標(biāo)水?dāng)?shù)據(jù)量很少，這是我們知識上的一個(gè)嚴(yán)重缺陷?！盨peakman表示，深圳先進(jìn)院雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室的建立將極大促進(jìn)中國的國內(nèi)科研合作。

根據(jù)《中國居民營養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告（2020年）》顯示，我國18歲及以上居民超重率、肥胖率分別為34.3%、16.4%，中國成人超重和肥胖的患病率超過50%，且肥胖率呈上升趨勢。Speakman強(qiáng)調(diào)：“隨著中國肥胖人數(shù)不斷增加，防止肥胖流行成為關(guān)鍵，我們的研究團(tuán)隊(duì)正積極與相關(guān)企業(yè)建立合作關(guān)系，研究潛在的肥胖治療方法?！?/span>

科研合作從“走出去”到“走進(jìn)來”

不久前，隨著雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室的正式建成，由國際原子能機(jī)構(gòu)主辦，深圳先進(jìn)院承辦的雙標(biāo)水技術(shù)培訓(xùn)班成功舉辦，吸引了來自泰國、日本、巴西等國的科學(xué)家聚集深圳先進(jìn)院，學(xué)習(xí)和探討雙標(biāo)水技術(shù)。期間，Speakman、張雪映和英國阿伯丁實(shí)驗(yàn)室的Catherine Hambly從雙標(biāo)水技術(shù)的理論到實(shí)踐向培訓(xùn)班成員進(jìn)行了系統(tǒng)化培訓(xùn)。

“過去，為了使用雙標(biāo)水技術(shù)，我們不得不依賴國外實(shí)驗(yàn)室的協(xié)助。而現(xiàn)在，我們在國內(nèi)就可以獨(dú)立完成雙標(biāo)水樣本的分析，并吸引其他國家的科學(xué)家來到中國學(xué)習(xí)?！睆堁┯橙缡钦f，在后續(xù)的科研工作中，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃聯(lián)合全球其他的雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室，針對具體的研究開展數(shù)據(jù)對比和分析試驗(yàn)，使研究結(jié)論更準(zhǔn)確。

從2011年至今，在過去的13年的時(shí)間里，Speakman目睹了中國科技發(fā)展的巨大進(jìn)步。他深切地說道，“我希望將我的專業(yè)知識帶到中國，進(jìn)一步促進(jìn)中國的科學(xué)發(fā)展?？茖W(xué)是一項(xiàng)全球性的活動(dòng)，它需要全球合作來維持?！?/span>

未來，Speakman將帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)在能量代謝領(lǐng)域深耕。Speakman表示，“我們樂于與中國的其他實(shí)驗(yàn)室展開合作，尤其是那些有意將雙標(biāo)水技術(shù)納入其研究內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，我們也歡迎與尋求專利減肥新產(chǎn)品的公司進(jìn)行合作?！?/span>

建設(shè)國內(nèi)首個(gè)雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室是深圳先進(jìn)院積極推動(dòng)國際合作方面的重要成果。一直以來，深圳先進(jìn)院堅(jiān)持開放合作，已與53個(gè)國家（地區(qū)）的高校、院所、企業(yè)機(jī)構(gòu)開展了500余項(xiàng)國際合作項(xiàng)目，吸引了200余位全球知名和優(yōu)秀青年科學(xué)家開展中、短期科技交流合作計(jì)劃，包括Speakman在內(nèi)的4位專家獲得中國政府友誼獎(jiǎng)，加速提升了深圳先進(jìn)院的國際學(xué)術(shù)水平和影響力。