代谢组学

用质谱「太南」了?看看人家研究了半辈子的怎么说···

与传统的检测方法相比,质谱技术具有更高的灵敏度和更好的特异性,它的检测范围广,结果准确可靠,一系列的优点都使其在化学、生物、药品、临床、食品. . . 等各个领域大放异彩。
近年来在国家和科研人员的重视之下,国内质谱行业水平持续高速增长,质谱技术的普及与升级成为了科研届的热门话题。
2019 年 10 月 22 日,第四届质谱论坛在北京师范大学英东学术讲堂成功举办。大会由北师大质谱中心与中国质谱学会主办,安捷伦科技协办,邀请各界质谱大咖以「质谱技术在生命与健康研究中的应用」为主题,围绕质谱技术的前沿进展和领域内优秀研究者的最新科研及应用成果展开了广泛探讨。
借此机会,丁香园同国家杰出青年基金获得者、浙江大学求是特聘教授潘远江博士、安捷伦全球液质市场部高级总监 David Edwards 先生,就中国质谱发展现状与安捷伦质谱在中国业务状况进行了交流。

与中国质谱共同成长
质谱作为功能强大的分析工具,现今已深入到科学研究、日常检测涉及的各个领域,生命与健康领域亦不例外。随着以质谱为代表的分析技术发展,生命健康研究的深度与广度已跃升至新的水平。暴露组学、代谢组学、代谢流、多组学整合及结合分子生物学手段的相互验证等也正成为各个相关实验室深入探索的方向。
曾师从我国质谱研究先驱陈耀祖院士的潘远江教授长期从事质谱基础研究。他介绍说,2020 年正值中国质谱学会成立四十年,在这 40 年间,中国质谱的研究与应用从无到有,从小到大,得到了长足发展。

潘远江 博士

浙江大学求是特聘教授

而今,国内一批专家长期工作为质谱研究的发展奠定了良好的基础,再加上很多留学归来的年轻才俊的出色表现,当前我国的质谱整体研究和世界水平的差距正在逐步缩小。
尽管我国现在还比较缺乏具有原创性的一流质谱研究,但在国家不断重视和投入下,越来越多的优秀青年后辈正在投身质谱研究,我们完全有理由相信,中国质谱研究将在不远的将来能够跻身国际前列,在质谱前沿领域拥有一席之地。
目前,潘远江教授的主要研究方向是有机小分子,从事气相离子化学相关科研工作,最近几年开始尝试应用现代质谱技术开展有机反应活性中间体的相关研究,试图为研究有机化学反应机理提供技术手段。
潘教授表示,随着自己研究的逐步深入和扩展,与安捷伦质谱缘分也越来越深。多年的使用体验令他感受到,安捷伦质谱的主要优势体现在能够提供分离分析的一体化解决方案,而且仪器性能比较稳定,易于维护,用户界面友好售后响应也较快,使得科研工作的效率得到进一步提高。
对于潘教授的肯定,Edwards 先生表示,中国质谱胼手胝足发展的这 40 年其实也是安捷伦不断深耕中国,不断与中国研究者紧密合作的 40 年。尤其是新世纪以来的近 20 年,安捷伦质谱秉承「在中国,为中国」的理念,连续向中国市场投放创新产品,大力助推中国质谱事业的发展。

David Edwards 
安捷伦全球液质市场部高级总监

助力客户探索前沿在生命科学领域,安捷伦一直为人类健康持续努力,支持更多的科学家的基础和前沿工作。Edwards 介绍说,生命科学一直是安捷伦质谱的持续关注领域,因此支持中国科学家在这方面的基础和前沿工作也是应有之义,如与中科院生物与化学交叉中心朱正江研究员,中国医学科学院药物研究所的张金兰研究员等一大批国内领衔科学家们深入合作。
朱正江研究员带领的团队拥有安捷伦 6560 IMMS 离子淌度 Q-TOF 系统、6550 iFunnel Q-TOF, 6495 iFunnel QQQ、6460QQQ 质谱系统,以及 Seahorse 细胞分析仪 和 Bravo 液体自动化工作站等设备,致力于发展新型质谱方法结合生物信息学实现高通量、全定量代谢组学技术以及运用代谢组学技术研究衰老及神经退行性疾病。
近些年,实验室基于 6560IMMS 平台,运用代谢组学和脂质组学技术研究神经退行性疾病在帕金森研究方面取得很大进展,包括报道世界上首个大规模、高精度的代谢物和脂质分子 CCS 值数据库(MetCCS 和 LipidCCS)和基于 IMMS 的四维脂质分析软件 LipidIMMS。该数据库和软件有效提高脂质分析的预测精度,促进脂质分子分析新发展。
迄今为止,朱研究员的团队在 Nature、Nature Communications、 Analytical chemistry、Bioinformatics、Metabolomics 等期刊发表 SCI 论文超过 50 篇,引用超过 3,500 次。
借助安捷伦 6410、6470、6490 iFunnel 三重四极杆质谱, 6550 iFunnel Q-TOF 质谱,1290 Infinity II LC 等设备,并且结合 Agilent 软件 MassHunter profinder, Mass profiler Professional 以及 MassHunter VistaFlux 代谢流分析软件和实验室管理系统 OpenLab 体系,张金兰教授带领的团队已经建立起完善药物药效和安全相关关键分析技术平台和整合代谢组学分析技术平台,并参与到 7 个新药研发项目和聚合辅料及其与药物相容性快速分析研究当中。
近些年,张教授团队基于 6550 Q-TOF 平台,对代谢物进行全表征,在非靶向研究分析中对代谢物的鉴定和定量分析取得突破性进展。目前,已经对约 1,600 个脂类化合物和约 400 个极性小分子成功进行鉴定和定量分析,为代谢组学分析提供强有力的技术支撑。
此外,安捷伦与 Seahorse 整合,完善了代谢流的分析,借此成果 MPP 多组学分析找到了差异代谢物,蛋白组学数据找到了差异蛋白,结合细胞能量代谢实时监控数据,成功解释了灯盏生脉神经保护和提高记忆力的作用机理。
迄今为止,张教授的团队已在 Analytical chemistry, Journal of Chromatography A 等期刊发表论文 90 余篇,其中 SCI 收录论文 70 余篇。近年,安捷伦连续推出了基于质谱的新型解决方案,譬如今年推出的新一代 Agilent 6546 LC/Q-TOF 及配套的代谢组学、脂质组学等软件方案,可以为组学及食品溯源等研究提供强有力的工作流程;Agilent 6560 ion mobility LC/Q-TOF 是市场上首款匀场离子淌度系统,可以直接准确测量 CCS 值。
自仪器上市以来,助力客户在前沿研究领域已经发表超过 100 篇高水平文章;还有 LC/MSD iQ 系统可以实现稳定可靠的常规质谱检测的最简单快速的途径。随着 LC/MSD iQ 的推出,安捷伦还推出看面向开放式药物发现和化学实验室的新版 Agilent MassHunter WalkUp 软件,该软件有安捷伦与药物化学家携手开发。新版软件具有触摸屏界面和预先配置的分析和报告,进一步简化了样品提交流程,几乎无需任何培训即可上手操作。
Edwards 先生对此表示,安捷伦作为合作伙伴,能够有幸参与到类似国内学术带头人的研究工作中并贡献一份力量,深感与有荣焉,期待未来与更多的中国科学家合作,共同推进科研工作。

以客户需求为导向
得益于质谱技术的发展,过去几十年来,许多临床检测实验室已经陆续引进质谱技术,因为与传统的检测方法相比,质谱技术具有高灵敏度、高特异性和高准确度的特点。质谱技术在临床检验中的应用,主要涉及临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验以及临床分子生物诊断等方面。
在美国等发达国家,临床质谱技术已经发展得相对成熟,服务于临床检测的项目已达 400 余项;涉及产前检查、新生儿筛查、滥用药物监测、代谢物检查(氨基酸、脂肪酸)、类固醇激素检测(内分泌)、维生素族检测以及微生物鉴定等领域。同时,在蛋白组学研究方面,也正在研究如何从科研转化到临床应用。
而在中国,临床质谱尚处在早期增长阶段,有着大量未满足的医疗需求。针对这一情况,Edwards 先生表示,安捷伦质谱已有前瞻思考并为此做好了充分准备。
他介绍说,安捷伦的三重四极杆 LC-MS/MS 已获得美国 FDA 的 1 类临床诊断设备认证,并在临床毒理学等关键应用领域积累了丰富的经验。与美国不同的是,包括中国在内的全球大部分地区要求临床质谱通过临床 2 类医疗器械注册。
目前,安捷伦的相关产品在中国的注册申请工作正在进行当中,一旦申请获批,这些丰富的临床经验会方便地移植到中国,相信医院临床实验室及独立医学实验室在开展相关分析时将拥有性能更好,成本更优的选择。
除了利用质谱技术直接带给患者获益外,利用质谱的超高灵敏度的优势,满足精准医学的临床研究所需,也是安捷伦质谱的重点布局领域。
早前,质谱技术在精准医疗及生物标志物的研究、开发和验证方面已做出了重大贡献,但如何将质谱研究者在实验室中的发现推进至常规临床检测,亦即检测大量样本,Edwards 先生认为,借助安捷伦三重四极杆质谱平台在高通量测定方面的优势,能够很好的因应这一挑战。
他透露,为了更快地推进这一领域的工作,安捷伦目前已与美国贝勒医学院联合开展合作,在前列腺癌领域推进基于蛋白质组和代谢组学的靶向癌症筛查和诊断研究。同时,还携手新加坡国立大学的研究者,就糖尿病和心血管疾病等重点领域的高通量 MS 工作流进行研究。
通过与科学家的紧密合作,加强转化,并与安捷伦现有的病理学和基因组产品相融合,Edwards 先生认为,这些努力会令安捷伦在精准医疗和复杂疾病早期诊断的赛道中,处于领先位置。
当下,质谱技术在生命与健康的基础、转化及临床应用领域正在扮演日益重要的角色,其出色表现令人们对更高灵敏度,更强稳定性的质谱设备有了更多憧憬。正如潘远江教授所提到的那样,期待安捷伦能够提供更多的优质解决方案,为更加美好的生命与健康增添更多助力。

文章安捷伦






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