首届全国质谱分析学术研讨会大会报告（二）

　　2014年4月26日，首届全国质谱分析学术研讨会在北京西郊宾馆盛大开幕。本届全国质谱分析学术研讨会由中国化学会、国家自然科学基金委员会联合主办，中国化学会质谱分析专业委员会和清华大学化学系/分析中心联合承办。来自79个单位的426名科研工作者参加了此次盛会，与会者汇集了院士、杰青、千人、百人等一批优秀人才。会议邀请了十五位从事质谱分析的国内外知名学者作大会报告。26日下午，来自中科院生态环境研究中心的江桂斌院士、来自中科院大连化物所的叶明亮研究员、来自中科院化学研究所的陈义教授、来自清华大学化学系的林金明教授、来自军事医学科学院的钱小红研究员、来自中国医学科学院药物研究所的再帕尔•阿不力孜教授、来自浙江大学的潘远江教授以及来自安捷伦公司的杜伟博士分别就质谱分析的多个热点研究问题作了精彩的大会报告。

大会报告现场

　　来自中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室的江桂斌院士带来了题为《Environmental & Food Analysis：Problem & Challenges》的报告。

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室 江桂斌院士

　　江院士介绍到现在对于环境的恶化，出现了很多新型污染物，包括全氟烷基化合物、短链氯化石蜡、多溴联苯醚和全氟碘烷等。这些新型污染物的分析将面临着很大的挑战，这就需要更高效的分离、更完全的电离。

　　江院士指出在环境与食品的分析中，除了更好的选择性、特异性、准确性、精确度、灵敏度、重复性、回收率和检出限以外，还需要更多的可靠性。

　　环境与食品污染物分析方法盘点

　　盘点环境与食品污染物的分析方法，江院士表示对于环境污染物，主要有常规污染物、大气污染物、持久性有机污染物和重金属表面活性剂高聚物 PPCPs。在重金属表面活性剂高聚物PPCPs的研究中，通过对智利12.5万人的调查显示，18岁以前有砷暴露史，虽停止饮用高砷水，仍会促进成年人 (30-49岁)肺癌的死亡率，金属元素价态与形态的分析可使用HPLC-ICP/MS、同步辐射EXAFS、多接收高灵敏同位素质谱技术和傅里叶转换 /高分辨质谱等技术;对于VOCs室内空气污染物，江院士表示室内环境污染已经引起了33.75%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和39%的支气管炎、气 管炎和肺癌，儿童比成年人更容易受到室内空气污染的危害，在室内空气污染物中，苯、甲苯等会造成白血病，氡(Rn)是导致肺癌的第二大因素。

　　PM2.5的组成及其复杂，具有30,000种以上的化合物，几乎包含元素周期表所有元素;比表面积大，几十平方米/克;形态结构复杂、时空差 异大;可渗透到气管-肺泡-血管。用公式来表示：SO2+VOC+NOx+NH3+Waters+sunlight=PM2.5。

　　对于PM2.5的测定，有称重法、β射线法和光散射法。而符合POPs(持续性有机污染物)标准的污染物所占的比例只有2%，POPs的结构复 杂、含量低、毒性差别大，如二恶英有210种、多氯联苯有209种、多溴联苯醚有209种，POPs相关研究是最复杂、最困难、最前沿的工作。江院士列举 了青藏高原中鱼的PFOS的分析、中国工人血清中的PFOS和PFOA的含量分析、POPs的毒性效应、有机污染物与糖尿病的关系。

　　面临的问题和挑战

　　江院士表示在色谱与质谱联用研究未知化合物时，除了定性和定量，更多的是要研究它的效应。在毒理学方面，剂量的控制影响着毒性的效应。2002 年美国加州大学Hayes等-证明了复合污染效应的存在，解决了典型剂量-效应的关系和非典型剂量-效应关系，证实了单一的细胞实验揭示不了复合毒性效 应。在转化毒理学实验中，江院士表示毒杀芬种类繁多，具有立体结构，具有32768个同族体，其分析仍是现代有机分析的难题。

　　江院士说：“暴露组学是我们用一个更加整体的观念来对待污染物的问题，运用生物体生命周期变化，来帮助我们解决问题的方法。”

　　来自中国科学院大连化学物理研究所的叶明亮研究员为大家带来题为《蛋白质组修饰谱分析新方法》的报告。

中国科学院大连化学物理研究所 叶明亮研究员

　　翻译后修饰大多发生在具有重要生理调控功能的低丰度蛋白质分子上，其分析鉴定面临诸多技术上的挑战。为此叶明亮研究员课题组发展了多种蛋白质组修饰谱分析的新技术新方法。叶明亮研究员就修饰蛋白质组学的快速分析、规模化分析、精致分析和底物筛选四个方面所做的工作进行了介绍。

　　一、快速分析

　　为了实现样品预处理步骤的优化与集成化，建立了超快磷酸化蛋白质组样品的处理方法，该方法只需25分钟即可完成富集，相对于传统方法的16个小时，大大节省了工作时间。据叶研究员介绍，他们是通过使用高浓度的胰蛋白酶和使用高特异性的富集方法来实现的。

　　二、规模化分析

　　通过结合多酶酶切策略，亲水作用色谱和酰肼化学两种富集方法建立了一种用于复杂生物样品中N-糖基化蛋白质组的大规模鉴定系统，很大程度上提高了糖基化蛋白质组的蛋白覆盖率。叶研究员课题组将该系统用于人肝样品中N-糖基化蛋白质的鉴定，共鉴定到了14498条N-糖基化肽段，对应2210个糖基化蛋白质和4793个N-糖基化位点。这是迄今为止数目最大的人源糖基化蛋白质组数据集。

　　三、精致分析

　　通过特异性的化学反应与内切糖苷酶酶切，实现了对糖链结构上同时含有末端唾液酸和核心岩藻糖糖基化位点的富集，使得高通量的异常糖基化质谱分析成为可能。

　　四、底物筛选

　　为了通量化筛选激酶底物，建立了一种高通量的整合的激酶底物筛选磷酸化蛋白质组平台，并成功的应用于CK2激酶底物的筛选。

　　来自中科院化学研究所、中科院活体分析化学重点实验室的陈义教授为大家带来题为《质谱离子化新方法探索》的报告。

中科院化学研究所、中科院活体分析化学重点实验室 陈义教授

　　在陈教授的报告中，利用酞菁将样品移位到质谱可检测范围，多种样品在试验中被成功测定。在此基础上，引入了金簇内标进行MS校正，提高了分辨率。在后续发展中，采用双喷雾离子化方法，具有同构、独立、可调的特点，工作时两喷雾头互不影响，只需调角无需改变喷雾条件和样品浓度，使测定更准确、调节简便、节省了时间和样品(双枪法)。在后续过程又发展了准双枪法、多枪法。将(准)双枪法用于植物激素检测非常实用。陈教授课题组还进一步发展了这种方法，使固体样品也可直接进行分析，用于爆炸物的分析。

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　　来自清华大学化学系的林金明教授为大家带来题为《液滴形成与质谱联用》的报告。

清华大学化学系 林金明教授

　　林金明教授介绍了液滴形成的基本原理与构思。在具有微通道的的设备上，利用液体的表面张力与表面性质以及结构设计，通过方法控制和驱动使其能够形成液滴来进行疾病诊断、生化检测和细胞研究等。

　　肩并肩的液滴不能有效混合，头尾相接的液滴能有效混合;性质不同的液滴因运动速度不同而在通道中融合、反应，进而操控微量液体的运动，并将这种方法发展进行液滴纸电喷雾质谱分析。在后期进一步改进后可形成纳升、皮升的液滴，制成芯片后可精确控制液体体积。利用微流控芯片通道功能，成功地建立了微流控芯片和ESI-Q-TOF质谱联用技术的分析平台，并将其应用到不同香型的白酒鉴定工作，以及进行单细胞质谱分析工作。林教授介绍下一步计划将这种微流控技术在化学、生物学、电子、材料、信息处理等领域分别进行研究。

　　来自军事医学科学院的钱小红研究员为大家带来题为《Biological mass spectrometry based strategies for qualitative and quantitative analysis of glycoprotein and glycoproteome》的报告。

军事医学科学院 钱小红研究员

　　钱小红研究员在报告中主要围绕以下几点进行详细介绍。

　　一、蛋白质组鉴定分析的技术方法挑战与对策

　　细胞或组织中的蛋白质组成具有极端复杂性，不同时间、空间蛋白质表达具有差异性，因此蛋白质组鉴定具有极大挑战性。对蛋白质的定性和定量分析对质谱速度、分辨率和灵敏度具有要求。近些年来，质谱技术不断发展推动了蛋白质组学的发展。

　　二、蛋白质组定量分析的技术方法挑战与对策

　　对蛋白质在不同生理病理条件下的动态变化的定量描述是蛋白质标志物和靶标从实验室研究到临床引用转化的重要途径。钱小红研究员介绍了两种体外稳定同位素标记与液相色谱-串联质谱联用的蛋白质组相对定量方法：酸酐类双功能试剂螯合稀土金属元素标记结合生物质谱的定量蛋白质组新方法;酸酐类双功能试剂修饰辅助的18O标记结合生物质谱的蛋白质组双重定量新方法。钱小红研究员课题组也进行了这两种方法的研究将其进行了发展，并应用于正常肝到肝癌的变化研究，进行了多反应监测的验证工作。

　　三、蛋白质组翻译后修饰分析的技术方法挑战与对策

　　钱小红研究员就蛋白质组翻译后修饰问题重点介绍了糖基化修饰。糖基化修饰分布最广，具有重要的生理和病理作用。钱研究员课题组最近几年重点做了核心岩藻糖化修饰与肿瘤标志物，用于一些病理诊断比传统方法要准确许多。用CF糖肽结构简化和三级串联质谱策略得到了比较好的结果。

　　来自中国医学科学院药物研究所、北京协和医学院药物研究所的再帕尔•阿不力孜教授带来了题为《常压敞开式质谱分子成像新技术与应用研究》的报告。

中国医学科学院药物研究所、北京协和医学院药物研究所 再帕尔•阿不力孜教授

　　再帕尔•阿不力孜教授首先给我们介绍了质谱技术及其应用发展。质谱技术是提供物质结构信息的最重要科学仪器之一，离子化技术是质谱仪的关键及核心技术，例如ESI、MALDI的成功研发，极大地推动了生命科学等重要研究领域的发展。质谱离子化技术的发展，由EI离子源到ESI离子源，再到DESI离子源。质谱分子成像技术是用影像学方法反映组织或器官中分子水平物质的分布与变化的直观且可视化方法，质谱成像显示出了成为最为理想分子影像技术之一的发展前景。再帕尔•阿不力孜教授团队与清华大学精密仪器系合作进行了新型常压敞开式离子化技术的研发。

　　随后再帕尔•阿不力孜教授给我们报告了基于AFAI的质谱成像新技术与方法研究进展。构建AFAI-MSI质谱成像技术平台;整体动物体内药物分析的质谱成像新技术与方法;基于AFAI-MSI技术的原位药物代谢组学分析方法;临床病理组织的非靶向质谱成像方法及其应用。

　　最后再帕尔•阿不力孜教授对AFAI-MSI技术的展望：

　　1.AFAI-MSI方法可获得全面的药物及其代谢物的体内分布、吸收等信息，可以用于直接发现候选药物的靶器官、预测抗癌药物的可能癌谱。

　　2. AFAI-MSI方法可对药物的药理活性及潜在毒性进行直观、重要的预测以及提示药物作用机理，因此有望成为药物研发领域的新型手段。

　　3. AFAI-MSI技术有望应用于生物标志物的原位筛查和成像，并结合分子病理学研究，该方法有望发展成为一个新型的分子诊断技术。

　　来自浙江大学的潘远江教授带来了题为《电喷雾质谱中的苄基迁移反应研究》的报告。

浙江大学 潘远江教授

　　潘远江教授首先介绍了他们课题组的气相离子化学研究：解离质子化位点理论模型;苄基阳离子迁移理论模型;离子/中性复合物中间体介导的裂解反应;其它新型气相离子反应。

　　电喷雾质谱(ESI-MS)是液相化学和气相化学的重要桥梁。苄基阳离子是一类高活性物种，可以发生负氢迁移、电子转移、亲核取代反应。在解离苄基阳离子迁移方面，潘教授讲述了迁移位点，应用实例有辛可宁生物碱的裂解和N-苄基吲哚的裂解。在基于苄基迁移的异常丢失方面，潘教授报告了他们进行的D-标记实验，可能的机理，他们对m/z121产物离子的结构确认和裂解机理。在银辅助的苄基阳离子迁移方面，潘教授讲了可能的机理和产物离子的结构。

　　最后，潘教授报告了苄基阳离子介导的其他反应：Proton transfer质子转移;hydride transfer氢转移;electron transfer电子转移;electrophilic substitution亲电取代;nucleophilic substitution亲核取代。

　　来自安捷伦科技(中国)有限公司的LC/MS应用工程师杜伟博士带来了题为《安捷伦在系统生物学中的最新技术和应用》的报告。

安捷伦科技(中国)有限公司的LC/MS应用工程师 杜伟博士

　　杜伟博士首先介绍了组学和系统生物学。系统生物学通过整合不同层次信息以理解生物系统如何行使功能，成为生命科学领域中最令人兴奋的潜在学科。组学的研究手段有：在基因组学方面(Agilent SureSelect DNA-Seq、Agilent HaloPlex Target Enrichment);转录组学方面(Agilent SureSelect DNA-Seq、Agilent Microarrays);蛋白组学(LC Q-TOF/QQQ);代谢组学方面(LC Q-TOF/QQQ、GC Q-TOF/QQQ/MSD、NMR)。

　　在安捷伦产品与应用中杜博士报告了系统生物学工作流程，质谱数据统计学分析工具，通路分析——实现对生理学意义的解释。案例为结核病发现的Pathway-informed Drug。多组学工作流程：转录组学和代谢组学相结合。讲述了实例分析X药物和在MPP的通路设计，通路对肽聚糖的生物合成所有测量，并举出关于乳腺癌化学预防案例。　

　　首届全国质谱分析学术研讨会大会报告(一)