Nature+1！中山大学分析测试中心支撑铁死亡领域取得重要研究成果

      铁死亡（ferroptosis）是一种铁依赖性的、以脂质过氧化为特征的细胞死亡方式，在癌症、缺血再灌注损伤、神经退行性疾病等多种病理过程中扮演关键角色。

      2026年6月3日，中山大学李隽、宋立兵，美国德克萨斯大学唐道林，法国巴黎大学Guido Kroemer作为共同通讯作者，在Nature在线发表题为“Spermine is an endogenous iron chelator that inhibits ferroptosis”的研究论文（点击“阅读原文”），中山大学博士后李漫为论文第一作者。该研究发现，多胺代谢物精胺（spermine）能够作为一种内源性 Fe²⁺ 螯合剂，直接降低细胞内游离二价铁水平，从源头抑制铁依赖性脂质过氧化反应，从而调控肝癌发生发展及缺血再灌注损伤过程。

      在该研究中，作者围绕“ 精胺是否能够直接结合 Fe²⁺ ”这一关键科学问题，综合运用细胞成像、热力学分析、质谱检测、拉曼光谱、红外光谱、核磁共振等多种实验手段，构建了从细胞空间共定位、分子结构解释、复合物直接检测到配位键光谱证据的完整证据链。分析测试中心质谱机组朱新海、陈子龙老师，拉曼机组杨慕紫老师、红外机组张倩芝老师、核磁机组关山越老师共同参与了其中部分关键测试工作，为论文核心结论提供了重要技术支撑。

一、研究亮点：精胺是内源性“铁螯合剂”

      铁死亡是一种铁依赖性的细胞死亡方式，其核心特征是 Fe²⁺ 参与催化脂质过氧化链式反应。传统上，铁死亡防御机制多聚焦于 GPX4、FSP1 等抗氧化通路。该研究则从代谢物角度提出了新的认识：细胞内代谢物精胺可以直接缓冲 labile Fe²⁺，进而抑制铁驱动的脂质过氧化反应。

      研究表明，精胺分子含有四个氨基，相比含两个氨基的腐胺和含三个氨基的亚精胺，更有利于通过多个氮原子与金属离子发生配位。作者进一步通过多种实验验证，精胺与 Fe²⁺ 具有较强结合能力，并表现出接近 1:1 的结合关系；而精胺与 Fe³⁺、亚精胺与 Fe²⁺、腐胺与 Fe²⁺ 均未显示出类似的强相互作用。

      这一发现提示，精胺不仅是多胺代谢网络中的重要小分子，也是细胞调控铁稳态和铁死亡敏感性的关键代谢因子。该研究提出的“ALDH18A1–精胺轴”揭示了肿瘤细胞逃逸铁死亡的新机制，也为靶向治疗肝癌及缓解缺血再灌注损伤提供了新的思路。

二、中心支撑：四个机组协同构建“直接结合”的关键证据链

      本研究中，分析测试中心多个机组围绕精胺–Fe²⁺ 相互作用这一核心问题开展联合测试，为论文中“精胺直接螯合 Fe²⁺”的关键结论提供了多维度实验依据。

图1 精胺是一种铁离子螯合剂（见原文Fig.2）

      质谱机组：捕捉精胺–Fe²⁺ 复合物特征峰（图1i）

四极杆-飞行时间质谱联用仪 型号：timsTOF

      质谱机组利用高分辨质谱技术，对精胺与 Fe²⁺ 形成的复合物进行直接检测。实验中检测到精胺–Fe²⁺ 复合物的特征质荷比信号，包括与 [Spm+Cl+Fe]⁺ 和 [Spm+2Cl+Fe]⁺ 对应的特征峰，为精胺与 Fe²⁺ 形成稳定复合物提供了直接分子证据。

      这一结果从“有没有复合物形成”的角度，为研究核心假说提供了关键支撑：精胺并非影响铁代谢相关蛋白表达或细胞氧化还原状态，而是能够与 Fe²⁺ 发生直接相互作用。

      拉曼机组：解析 Fe–N 配位相关振动信息（图1j）

激光拉曼光谱仪（共焦显微拉曼光谱仪）型号：inVia Qontor

      拉曼机组通过拉曼光谱分析精胺与 Fe²⁺ 结合前后的特征峰变化，进一步证实了其化学计量比结果，揭示了Fe-N配位键的形成。测试结果显示，精胺与 Fe²⁺ 结合后，N–H 弯曲振动、NH₂ 弯曲振动以及 CH₂ 伸缩振动等信号发生明显位移，提示 Fe²⁺ 与精胺分子中的氨基氮原子发生配位作用。而在Fe³⁺-精胺或Fe²⁺-亚精胺/腐胺配合物中，未观察到相应的光谱位移（见原文扩展数据图6i,j），表明该配位反应具有选择性——精胺-Fe²⁺体系可形成稳定配位。

      拉曼光谱的优势在于能够敏感反映分子振动和配位环境变化，无需特殊的样品制备，溶剂影响较小，为无损检测。该部分结果从“配位键是否形成”的角度，为精胺–Fe²⁺ 复合物的结构解释提供了重要证据。

      红外机组：验证 N–H 和 C–N 基团参与 Fe²⁺ 配位（图1k）

傅里叶变换红外光谱仪 型号：Bruker Vertex70- Hyperion 3000

      红外机组利用傅里叶变换红外光谱对精胺及精胺–Fe²⁺ 体系进行分析。结果显示，精胺与 Fe²⁺ 结合后，与 N–H 和 C–N 振动相关的吸收峰位发生变化，证实了Fe2+与精胺分子中的氨基发生了配位作用。

      红外光谱与拉曼光谱互为补充，从不同振动光谱维度共同描绘了精胺结合 Fe²⁺ 后的分子振动跃迁的变化，为配位作用的判定提供了分子水平的谱学依据。

      核磁机组：观察结合后的化学位移和信号展宽（图1l）

500MHz核磁共振谱仪 型号：AVIII 500 HD

      核磁机组通过 ¹H-NMR 分析精胺与 Fe²⁺ 结合前后的氢谱变化。实验结果显示，加入 Fe²⁺ 后，精胺相关质子信号出现化学位移变化和峰形展宽，说明精胺所处的化学环境发生改变，并受到 Fe²⁺ 顺磁效应影响。加入高亲和力亚铁螯合剂 bipyridine 后，相关 NMR 信号变化可以被逆转，进一步证明该相互作用依赖 Fe²⁺ 配位。

      这一结果从溶液态分子相互作用角度，为精胺–Fe²⁺ 结合的可逆性和特异性提供了重要支持。

      多机组联合：从“看到峰”到“解释机制”的整合技术能力

      该研究的关键难点不只是检测某一项指标，而是要回答一个多层次科学问题：精胺是否能够直接结合 Fe²⁺？如果能，是否具有明确的复合物证据、配位结构证据和溶液态相互作用证据？

      单一技术往往只能回答其中一个方面。质谱能够捕捉复合物特征峰，拉曼和红外能够揭示配位相关振动变化，核磁能够提供溶液态分子环境变化信息。四类技术相互印证、相互补充，最终形成了较为完整的证据闭环：

      从质谱证明复合物存在，到拉曼和红外解析 Fe–N 配位相关振动变化，再到核磁验证结合后的化学位移变化及可逆性，多机组协同支撑了文章中最关键、最具说服力的一组生物物理和化学实验证据。

      这正体现了分析测试中心在复杂科学问题研究中的整合支撑能力：面对生命科学与化学交叉领域的前沿问题，中心不仅能够提供单项仪器测试，更能够围绕科学问题提供多技术组合的建议，通过多平台、多机组协同，为高水平研究成果产出提供系统化技术支撑。

三、平台赋能：以高水平测试支撑高水平科研

      近年来，分析测试中心持续推进大型仪器平台建设和多学科交叉测试能力提升，围绕生命科学、材料科学、化学化工、医学等领域重大科学问题，不断完善从样品前处理、仪器测试、谱图解析到结果验证的全流程支撑体系。

      本次 Nature 论文支撑工作中，质谱机组、拉曼机组、红外机组和核磁机组密切配合，以多维度分析测试手段服务同一科学问题，充分体现了中心“大平台、多技术、强协同”的支撑特色。未来，分析测试中心将继续发挥公共平台优势，推动仪器资源、技术人员和科研需求深度融合，为学校高水平科研成果产出和学科交叉创新提供更加有力的技术保障。