国立卫生研究院的研究人员开发了一种呼气测试，以测量患有甲基丙二酸血症(MMA)的患者对接受肝脏或肝肾联合移植的反应情况。研究人员还使用该测试评估了人类疾病的严重程度，并帮助确定他们是否将从针对肝脏的外科或实验性基因组疗法中受益。研究结果发表在《医学遗传学》上。国家人类基因组研究所(NHGRI)的科学家带领该项目团队，由糖尿病与消化与肾脏疾病研究所和国家精神卫生研究所的合作者共同完成。
MMA是一种罕见的基因组疾病，会损害人体代谢某些蛋白质和脂肪的能力。这会导致有毒物质堆积，可能导致肾脏疾病，胰腺炎，运动障碍，智力障碍，许多器官的并发症，甚至在严重的情况下会导致死亡。在新生儿筛查中，在出生的80,000名儿童中有1名被诊断患有MMA。目前，MMA是无法治愈的，但是患有MMA的人可以通过饮食限制和维生素补充剂来缓解症状。在极端情况下，患者会接受肝脏或肝脏和肾脏的联合移植，这有助于恢复代谢蛋白的正常水平。
高级作者兼高级研究员Charles P. Venditti医学博士说：“患者体内代谢物质的巨大波动使我们很难确定基因编辑和移植等治疗是否可能成功。”在NHGRI医学基因组学和代谢遗传学分部。“我们决定只测量新陈代谢，而不是研究其水平。”
MMA的一种形式是由甲基丙二酰辅酶A突变酶基因(MMUT)突变引起的，该基因编码MMUT蛋白。患有这种形式的MMA的人缺乏MMUT蛋白，而MMUT蛋白在新陈代谢中起着举足轻重的作用。该蛋白质参与有助于分解食物，脂肪，胆固醇和氨基酸的生物学步骤。
MMUT可以将食物分解成称为丙酸酯的化学副产物，随后是参与代谢的一个整体过程，称为氧化。通过氧化，一个健康的身体转换成丙酸能源和碳的二氧化碳，这是呼出，但这个过程是有缺陷的人与MMA。
因为MMUT患者的MMUT蛋白功能受到损害，Venditti和他的研究小组选择评估MMUT蛋白如何帮助分解接受和不接受治疗的患者的丙酸。研究人员认为，这可以代替患者体内发生多少氧化反应。
NHGRI Medical的合著者和副研究员医学博士Irini Manoli博士说：“我们之所以要测量呼出的二氧化碳，是因为我们计划使用呼气测试以无创方式跟踪丙酸的氧化。”基因组学和代谢遗传学分会。“诀窍是以某种方式'标记'二氧化碳，以便我们可以看到哪些患者由于MMUT蛋白存在缺陷而无法氧化丙酸酯。”
通常，由于丙酸在人体内分解而呼出的二氧化碳包含较轻的，更常见的碳12形式。但是由于包含碳12的二氧化碳是通过人体的几个新陈代谢过程释放的，因此测量MMA患者呼出的二氧化碳不会显示MMUT能够很好地帮助氧化丙酸酯。
为了检测MMUT蛋白是否正常运行，研究人员通过商业食品添加剂为患者提供了一定剂量的较重，较不丰富的碳(碳13)。
该团队招募了57名研究参与者，其中包括19名接受移植(肝，肾或两者)的MMA患者和16名健康志愿者。研究人员通过饮料或喂食管给了参与者一定剂量的含碳13的食品添加剂，然后在等待两分钟后收集了他们的呼吸样本。
研究人员测量了与添加的碳13相比，呼出的二氧化碳中含有多少普通的碳12。如所假设的，未接受任何治疗的MMA患者的碳13水平低于健康志愿者。相比之下，与健康志愿者相似，进行肝移植的MMA患者的碳13水平较高。该结果表明，MMUT蛋白通过与吸入的氧分子结合而帮助氧化碳13分子。
较高的碳13氧化水平也与更好的临床结果相关，例如认知能力提高和肾功能下降较慢。
目前，该测试仅可在NIH临床中心使用。但是，研究人员希望它会在不久的将来被广泛用于临床和研究用途。
Venditti说：“我们的下一个目标是观察这种专门的呼气试验是否可以检测出基因，mRNA或基因组编辑疗法后丙酸碳13氧化的增加。” “通过这种方式，我们还可以使用该测试来衡量这些疗法在恢复MMUT功能方面的效果。”
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