创新在线工具：从患者样本中精准检测药物暴露

医生和研究人员通过直接询问患者或查看医疗记录来了解患者服用了哪些药物。但这些信息往往不完整。人们可能会忘记自己服用了什么，服用非处方药，服用剩余的处方药，在线购买药物，或无意中通过食物和环境接触到药物。

因此，重要的药物接触可能会被遗漏。了解药物的存在非常重要，因为它们可能对生物和健康产生意想不到的影响。

现在，加州大学圣地亚哥分校的一个研究团队及其同事创建了一个公开的在线参考库，其中包含来自数千种药物及其分解产物和相关化合物的化学“指纹”。该 研究 发表在 自然通讯 上。

药物指纹库的工作原理

研究人员表示，将患者血液、尿液或其他生物样本中的未知化合物与全球天然产品社会分子网络（GNPS）药物库中的化合物进行比较，可以揭示出比患者医疗记录中列出的药物接触情况更准确的情况。

为了建立这个库，研究团队使用了质谱法，该方法对药物分子施加电荷，以按重量对其进行分类，然后将其分解以生成化学指纹图谱。库中的每个药物条目都与其来源（处方药、非处方药等）、所属药物类别、用途及在体内的作用方式的描述相连。

为了测试该库在准确检测患者生物样本中实际药物暴露能力的表现，研究人员使用了一种特殊类型的质谱法，称为非靶向代谢组学。该方法一次分析数千种分子，以识别样本中的药物分解产物。

共同第一作者、博士后科学家Nina Zhao表示：“无论是尿液、母乳还是环境水样，只要放入质谱仪中，它都能够检测到样本中的所有化学物质。”她在共同作者、加州大学圣地亚哥分校Skaggs药学院的Pieter Dorrestein教授的实验室工作。

来自真实样本测试的发现

例如，研究人员发现：

• 来自患有炎症性肠病、川崎病或牙齿蛀牙的人的样本显示出高频率的抗生素，这与这些疾病的典型治疗相匹配。
• 来自银屑病患者的皮肤拭子通常富含抗真菌剂，反映了对皮肤损伤的常见抗真菌治疗方法。

研究团队还对来自美国肠道项目的近2000名参与者的样本进行了测试，该项目研究美国、欧洲和澳大利亚的肠道微生物多样性。这项分析检测到了75种不同的药物，这个列表反映了这些地区最常开处方的药物类别和药物。

共同第一作者、博士后研究员Kine Eide Kvitne表示：“我们预计这些药物会是最常见的，结果也确实如此，确认了这个库的确如我们预期那样有效。”她在共同作者、临床药学教授及Skaggs药学院药学教育副院长Shirley Tsunoda的实验室工作。

这也揭示了美国参与者每人携带的可检测的药物比欧洲或澳大利亚参与者更多，并且止痛药在女性中更常见，而勃起功能障碍药物主要在男性中被检测到。

该库还可以揭示与共存疾病相关的药物使用情况，这对监测某些疾病可能具有临床意义。例如，阿尔茨海默病患者的样本反映了心血管和精神药物的使用，这与常常与这种神经退行性疾病同时发生的疾病的治疗一致。

在一项针对人类免疫缺陷病毒（HIV）患者的临床研究中，该库不仅检测到了抗病毒药物，还检测到了心血管和精神药物，这与HIV患者中观察到的心脏病和抑郁症的高发率一致。

这使研究人员能够根据参与者实际服用的药物对他们进行分组。研究人员还发现某些HIV药物与肠道衍生分子的特定变化相关，展示了药物暴露如何重塑微生物组。

赵说：“许多不同种类的药物对肠道微生物组有巨大影响，而肠道微生物组和免疫系统是相互关联的。”

环境与未来应用

在对3000多种食品进行测试后，研究小组发现肉类产品中含有抗生素，蔬菜中则发现了也用于人类的农药成分。他们认为这个药物库也将有助于揭示隐藏的环境药物暴露，例如再生水和雪中的药物。

作为首个此类数据库，GNPS药物库为未来研究药物暴露、微生物降解产物与患者结果之间的联系打下了基础。研究人员表示，这一综合资源将随着时间的推移而不断扩展，他们目前正在探索使用大型语言模型和生成性人工智能来整理新数据。

该库的用户友好的在线数据分析应用程序将使没有药学背景的临床和公共卫生研究人员能够理解药物及其代谢物如何影响健康。

赵说：“基本上，你只需输入你的数据集，点击一下就能获取所有关于其中包含的药物的信息，以及相关的数字和图表。”

该库还可以通过解释为什么并非所有患者对治疗的反应相同来促进精准医学，这与他们如何代谢药物有关。

“理解这一点后，也许我们或许可以利用这些信息来优化药物治疗，”她说。

更多信息，请参考： 自然通讯 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65993-5