清华夫妻档：欧阳证和瑕瑜Nature再探脂质组学新技术近日

近日，Nature Methods杂志（IF25.06）报道了清华大学欧阳证证老师和瑕瑜老师在质谱小型化及脂质同分异构体研究领域取得的进展。

图片来源于网络

哺乳动物细胞脂质中包含许多异构脂质物质，脂质定量和分析是一个挑战。近日，清华大学教授瑕瑜（原普渡大学）开发了一种量化健康和癌症组织中几种脂肪酸和磷脂种类异构体组成差异的方法。

清华大学教授瑕瑜

脂质异构体具有相同的质量，但似乎履行不同的功能，使得她找到和计算不饱和脂质异构体的方法可以提供细胞脂质体的功能快照。正如瑕瑜解释，异构体碳-碳（C = C）双键的位置不同。采用串联质谱（MS/MS）方法，特别是低能碰撞诱导解离（CID）方法难以产生碎片离子，因为C = C位置具有高的键解离能。有一些方法可以解决这个问题，但是需要大量的样品量或专门的仪器。瑕瑜开发了一种不同的方法，通过将光化学反应（Paternò-Büchi（PB）反应）耦合到质谱来定位C = C键。

这种方法能够识别脂肪酸C18：1和其他含18：1脂肪酰基的复合脂质。该技术可以为生物医学应用的提供帮助。瑕瑜花了几年的时间研究了这种基于质谱的方法来区分生物分子异构体。PB反应是特异性修饰脂质中C = C键的环加成反应。她说：“当PB反应的产物离子化时，它们容易在C = C位置裂解。使用PB-MS / MS，实验室可以使用低能量的CID质谱仪来分析脂质并找到异构体。使用这种方法并不困难：实验室只需要一个紫外灯，一个用于电喷雾电离（ESI）线的熔融石英毛细管和用作ESI共溶剂的丙酮。”

瑕瑜很高兴看到其他人采取她的方法，因为随着更多的团体发现C = C键，更多的数据将可用于比较结果。她还认为需要数据分析软件来简化早期采用者实验室和在更大的脂质组学研究团体分享结果的方式。

瑕瑜与布里斯班昆士兰科技大学的Blanksby实验室合作，着手比较使用PB获得的结果和不同的离子解离方法。在Blanksby实验室开发的臭氧诱导解离（OzlD），瑕瑜还与另一位清华研究员（和她的丈夫）欧阳证证合作，在欧阳证证一直在开发的小型化质谱仪（Mini）上实施PB和OzID。瑕瑜表示，这有可能会将质谱带入诊断和疾病监测的临床环境。她和欧阳证证在开发处理小样本的方法，例如一微升血浆或微克组织，用于脂质分析。

迷你质谱

清华大学教授欧阳证

欧阳证说，就像大型仪器一样，迷你质谱也能测量质荷比，并能处理类似的质量范围。我们的目标是使用质谱而不用样品制备或基于色谱的纯化。相反，人们将使用可拆卸套件的试剂盒，直接分析血液或组织中的脂质。它适用于没有质谱培训的普通用户。

欧阳证说，这个系统使用了环境电离，样品能够在未经处理的状态下被电离。脂质离子被转移到一个真空系统中的离子阱质量分析仪中。具有挑战性的是找到一个样品中提取脂质最有效的方法。当他重新设计了质谱仪以使其小型化时，他必须确保在真空中有足够多的离子以达到良好的灵敏度而不需要传统的精密泵送系统。他开发并测试了几种环境离子化方法以便进行基于容器的分析。

欧阳证说，由于生物组织中的脂质浓度相对较高，迷你质谱对脂质分析是有吸引力的。这台仪器可以帮助发现和测量脂质异构体。异构体比例可以用作生物标记物并且无需精确的内标物。他和他的团队已经将PB反应结合到了微型质谱仪的分析中并且用糖尿病患者的组织进行了测试。

欧阳证于十年前开始这项迷你质谱的工作。他在普渡大学的分析化学和质谱学导师Graham Cooks把这个想法烙印在他身上。他试图用鞋盒大小的仪器系统进行大规模分析，其尺寸也是“疯狂的”。欧阳证开始在迷你质谱上工作已经超越了原型阶段，商业化正在进行。他创立的清谱科技将与普渡大学和清华大学合作，继续开发仪器。

欧阳证说，与生物学家的交流为他提供建议，这也增加了动力。在他看来，质谱仪器没有超越分析实验室的原因在于它们的价格和规模，以及需要经过良好培训的实验员来操作。微型质谱不会取代标准仪器，这是脂质研究中原始发现的关键，但它可以用于快速筛选，其中仪器所使用的电离方法可以从未处理的组织提供质谱分析。

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