脂質(zhì)組學是通過以生物質(zhì)譜為核心的分析技術(shù)了解脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，從而揭示脂質(zhì)代謝與機體的生理、病理過程之間的相互關(guān)系的一門學科。從2003年第一篇脂質(zhì)組學研究論文發(fā)表，該學科在十幾年的時間里逐步發(fā)展。

　　在清華大學有一支以質(zhì)譜技術(shù)為基礎(chǔ)，研發(fā)小型儀器和直接采樣離子化技術(shù)并開展脂質(zhì)組學研究與應(yīng)用的研究團隊。該團隊是國內(nèi)唯一一個通過分析C=C位置進行脂質(zhì)學研究的課題組，也是國內(nèi)為數(shù)不多的將儀器研發(fā)與質(zhì)譜應(yīng)用技術(shù)結(jié)合起來的團隊。這個團隊還有個獨特的地方，它是由清華大學精密儀器系和化學系內(nèi)的兩支課題組的結(jié)合。團隊中的兩位課題組教授均為國家“千人計劃”入選者，并從美國普渡大學雙雙歸國。脂質(zhì)組學研究是該團隊從2013年起就開始進行的一項研究。近期該實驗室在脂質(zhì)組學研究方面主要聚焦在哪些方面?采用了哪些質(zhì)譜分析方法?是否開發(fā)了新的儀器與技術(shù)?小質(zhì)譜與脂質(zhì)組學研究的結(jié)合情況如何?儀器信息網(wǎng)編輯圍繞以上問題采訪了該實驗室兩位教授：清華大學化學系教授瑕瑜和清華大學精密儀器系教授歐陽證。

　　清華大學化學系教授瑕瑜與精密儀器系教授歐陽證在ASMS 2017的合影

-根據(jù)C=C做脂質(zhì)組學定性、定量分析，換個角度建立脂質(zhì)分析整體工作流程

　　目前脂質(zhì)組學分析主要有兩類分析策略，即為鳥槍法和液質(zhì)聯(lián)用分析法。鳥槍法不需要分離，是一種可以直接、快速得到脂質(zhì)輪廓的質(zhì)譜方法，但并不適用于低信號強度的脂質(zhì)分子;液質(zhì)聯(lián)用分析法能夠得到更廣泛和細節(jié)的脂質(zhì)分子信息，但需要在質(zhì)譜分析之前增加液相分離步驟。然而，目前這兩種方法都無法確定同分異構(gòu)脂質(zhì)分子的C=C位置。同分異構(gòu)體的定性和定量問題并不能通過已有方法得到解決。

　　瑕瑜長期從事生物質(zhì)譜為基礎(chǔ)的氣相化學自由基研究，一個偶然的機會，瑕瑜課題組的馬瀟瀟博士(現(xiàn)為清華大學精密儀器系助理教授)在進行光化學自由基反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)受激發(fā)的丙酮與脂質(zhì)C=C反應(yīng)的結(jié)果并沒有形成斷裂加成峰，而是整個丙酮加到脂質(zhì)分子上去。查閱資料之后，發(fā)現(xiàn)這是一個已知反應(yīng)Paternò-Büchi(PB反應(yīng))。根據(jù)PB反應(yīng)的機理就能夠清晰地解析離子碎裂譜圖從而確定C=C位置?！斑@個發(fā)現(xiàn)對確定脂質(zhì)同分異構(gòu)體C=C位置，以及進行脂質(zhì)定量分析非常有幫助。”瑕瑜說。

　　從2014年發(fā)表第一篇文章起，他們將這一理論應(yīng)用在了脂質(zhì)組學研究中。 PB反應(yīng)在鳥槍法策略中進行脂質(zhì)同分異構(gòu)體的定性與定量分析的研究已經(jīng)取得了成功。目前，PB反應(yīng)在液質(zhì)聯(lián)用策略中的脂質(zhì)組學分析研究工作也已經(jīng)完成。瑕瑜表示：“液質(zhì)聯(lián)用分析脂質(zhì)組學能夠得到更多的分子信息，應(yīng)用面會更加廣泛。將PB反應(yīng)用在這個技術(shù)中，能夠給脂質(zhì)組學的發(fā)展提供更多機會。”

　　現(xiàn)有的商業(yè)脂質(zhì)解析數(shù)據(jù)庫并不包括脂質(zhì)C=C位置信息，并不能進行脂質(zhì)同分異構(gòu)體的定性與定量分析。目前，歐陽證與瑕瑜的研究團隊正在進行包含C=C位置信息的脂質(zhì)組學分析數(shù)據(jù)庫建立工作。“我們希望讓更多做脂質(zhì)組學研究的人知道這個技術(shù)，并通過建立這個數(shù)據(jù)庫幫助到需要了解脂質(zhì)C=C信息的研究。”歐陽證在談到該數(shù)據(jù)庫的建立時說，“事實上，我們將要建立的不止是一個數(shù)據(jù)庫，而是包括前端液相方法、PB反應(yīng)、質(zhì)譜方法、數(shù)據(jù)庫與軟件分析在內(nèi)的整體工作流程?！?p>　　據(jù)了解，歐陽證提到的脂質(zhì)組學研究工作流程中的液相、PB反應(yīng)以及CID(碰撞誘導解離)數(shù)據(jù)已經(jīng)基本收集完畢。

-把反應(yīng)器裝進盒子，靈活使用質(zhì)譜技術(shù)

　　提出工作流程的概念就是希望這個方法能夠簡單、方便和易用。團隊在工作流程設(shè)計方面開展了大量工作，其中也包括將該分析方法的靈魂反應(yīng)-PB反應(yīng)的模塊化?！拔覀兊膶嶒炇液颓遄V科技合作制作了用于PB反應(yīng)的源前反應(yīng)器‘微流光反應(yīng)器’，樣品經(jīng)液相分離后進入反應(yīng)器并在流動的過程中進行光化學自由基反應(yīng)，之后進入質(zhì)譜分析。研制的主要目的是使PB反應(yīng)能夠更方便地應(yīng)用在脂質(zhì)分析中?！辫﹁ぴ诮榻BPB反應(yīng)的模塊化反應(yīng)器時說，“該反應(yīng)器設(shè)計為可拆卸的小型模塊，就像一個小盒子，能夠與商業(yè)ESI源配合使用”。

　　工作流程以質(zhì)譜平臺為基礎(chǔ)，質(zhì)譜技術(shù)與分析方法也是謀求方法改進的重要方面?！拔覀儗TRAP與QTOF配合使用來建立最初的方法，”在介紹方法建立過程時歐陽證說：“在了解脂質(zhì)類別與細節(jié)結(jié)構(gòu)時，我們采用QTRAP進行質(zhì)譜分析。該類儀器能進行多級質(zhì)譜分析，并能夠?qū)崿F(xiàn)復雜樣品中的極低濃度目標物的富集，這對了解脂質(zhì)分子基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)非常有利?！?p>　　在確定脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和明確目標脂質(zhì)分子之后，工作流程更適合于在QTOF上進行。瑕瑜表示：“QTOF分析速度快，并能提供低端質(zhì)量數(shù)的精確值，適合于大量樣本的目標脂質(zhì)分析。不僅能夠讓液相-PB反應(yīng)-質(zhì)譜分析這個工作流程更快，同時也是鳥槍法快速脂質(zhì)分析的好平臺?！?p>

　　樣品越多對儀器分析速度和數(shù)據(jù)軟件處理速度以及工作流程的設(shè)計要求就越高，目前該實驗室正在從軟件及流程設(shè)計的角度對工作流不斷優(yōu)化，以期更好地用在脂質(zhì)組學研究及實際應(yīng)用中。

-尋找潛在疾病標志物，脂質(zhì)組學研究與小型質(zhì)譜具有共同發(fā)展方向

　　脂質(zhì)組學研究經(jīng)過十幾年的發(fā)展，不斷有新的探索成果出現(xiàn)。已經(jīng)有越來越多的脂質(zhì)組學研究者發(fā)現(xiàn)了在不同疾病階段下脂質(zhì)輪廓的變化。這項整體的應(yīng)用方法流程能夠通過提供雙鍵信息應(yīng)用于脂質(zhì)組學生物研究中，也具有為臨床疾病研究提供生物標志物的潛力。

　　目前，F(xiàn)DA還沒有批準任何脂質(zhì)分子作為生物標志物用于臨床。瑕瑜認為，這是該方法研究的好機會。

　　這個工作流程不需要內(nèi)標就能完成對不同脂質(zhì)同分異構(gòu)體的快速定量。將脂質(zhì)分析簡化為分析C=C不同位置的比例情況，僅需得到同分異構(gòu)體的比例，這就避免了采樣過程或離子化時產(chǎn)生的波動與誤差，令結(jié)果非常準確?！斑@個途徑或許能夠?qū)ふ业綕撛诩膊∩飿酥疚??！辫﹁ふf，“或者說同分異構(gòu)體比例本身就是一個能夠說明疾病情況的‘生物標志物’”

　　歐陽證團隊研發(fā)的小型質(zhì)譜儀已經(jīng)能夠測定小的生物標志物和脂質(zhì)組。小型質(zhì)譜已經(jīng)與團隊的脂質(zhì)組學分析方法結(jié)合用于組織取樣直接分析。

　　在該實驗室進行的一項神經(jīng)退型疾病治療藥物效果的動物模型研究中，研究者采用小型質(zhì)譜-脂質(zhì)組學方法直接實時檢測組織脂質(zhì)同分異構(gòu)體比例變化，從而判斷損傷情況和藥物效果。“以PB反應(yīng)為基礎(chǔ)的脂質(zhì)組學方法快速，僅需要得到同分異構(gòu)體比例，具有較高的準確性，適合與小型質(zhì)譜結(jié)合使用。”歐陽證認為小型質(zhì)譜與這項脂質(zhì)分析方法的結(jié)合具有理想的發(fā)展前景，“現(xiàn)階段分子層面的脂質(zhì)代謝研究還很少，PB反應(yīng)-脂質(zhì)分析能夠從分子層面提供數(shù)據(jù)信息，這與小型質(zhì)譜的發(fā)展方向相吻合。小型質(zhì)譜與該方法結(jié)合很可能將為醫(yī)療伴隨診斷提供指導信息?！?p>采訪編輯：郭浩楠

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　　后記：將PB反應(yīng)模塊化、建立數(shù)據(jù)庫和工作流程都是為了將這些技術(shù)推廣，并能夠讓更多脂質(zhì)組學和代謝組學的研究者能將這些技術(shù)應(yīng)用到自己的研究發(fā)現(xiàn)中。由于脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性，脂質(zhì)組學能夠給生物學研究、臨床研究提供更多有意義的信息。臨床醫(yī)療是該實驗室研究團隊在儀器研發(fā)和方法開發(fā)方面的最終應(yīng)用方向，也是很多組學研究團隊的目標領(lǐng)域。瑕瑜教授和歐陽證將研究與團隊帶回祖國，與很多研究者一樣，看好國內(nèi)的人力資源與技術(shù)發(fā)展平臺。愿在更多團隊的共同努力下，我國的組學研究能夠發(fā)揮科研力量，更多地真正應(yīng)用于臨床。