ASMS2022：质谱在临床检测领域的新技术、新发现和新思路

　　"科学的进步取决于新技术、新发现和新思路，大概就是这个顺序”。在 ASMS 2022 的开幕全体会议上，威斯康星大学麦迪逊分校的 Judith Kimble博士引用了已故诺贝尔奖得主Sydney Brenner博士的这句名言。本次ASMS，从液相色谱-质谱 (LC-MS) 到高分辨率质谱 (HR-MS) 再到手持式和即时护理 MS，质谱新技术的开发推动了检测领域的新发现，识别了以前未检测到的分子和分子谱，从而转化出用于临床检测的靶向分析物定量或疾病筛查的新思路。本文总结了这次大会中一些令人兴奋的新技术、突破性的新发现和革命性的新思路，我们有理由相信这些技术将在未来几年推动质谱在临床检测领域的长足发展。

一、新技术（New techniques )

图 1: Design of Direct Infusion Probe. Adapted slide from Catia Marques

　　DIP-MS: 瑞典乌普萨拉大学 Lanekoff 小组的 Catia Marques 展示了一种用于直接注入低容量生物样品的探针。他们设计了一种探针，利用文丘里效应（Venturi self-pumping effect）将生物样品直接注入轨道离子阱（Orbitrap） 质谱仪。该技术仅需要极简单的样品制备、少量的样品体积，就可以实现高灵敏度（达到与 ESI 相似的检测限）和低样品残留。使用该探针，他们能够在单次全扫描中检测到低质量离子，并定量不同暴露的细胞培养物中的葡萄糖和谷氨酸浓度。这项技术仍处于起步阶段，但是特别值得注意的是该技术无需液相色谱分离。虽然该探针的最初目的是对生物样品进行非靶向代谢筛选，但该技术也可以进一步改进并在未来用于无需液相色谱分离的快速分析物定量。

图 2: General Workflow for Acoustic Ejection MS. Adapted slide from Tim Habe

　　高通量声学弹射质谱的耐力测试: 如何每月运行超过一百万个样品？勃林格殷格翰制药公司（Boehringer Ingelheim Pharma）的 Tim Habe 介绍他们利用声学换能器将声波聚焦通过样品孔的底部，从而通过接口发送微量样品（2.5 – 5.0 nL）进行检测。由于样品量少，在样品运行期间电离抑制不明显。使用这项新技术，他们能够在 10 分钟内处理一个样品板，而安捷伦 RapidFire 在处理一个样品板需要65 分钟。作者在 33 天内共测试了 1,448,000 个样本，每天测试多达 63,000 个样本，HQC样本的标准偏差为 8.2%。他们能够在 CYP 抑制试验中定量多种分析物，并在机理性抑制试验（mechanism-based inhibition assays）中定量检测衍生化睾酮。随着进一步改进，该技术可能成为新的中高通量质谱分析金标准，基于非常少的样品量和很短的实验周期来准确定量分析物。

二、新发现（New Discoveries ）

图 3: Dysregulation of glycosylation and metabolic processes observed in proteomes of tumour and peritumoral tissue. Adapted slide from Michael Russelle Alvarez.

　　菲律宾肺癌患者的血清和组织中N-聚糖和糖肽生物标志物研究：加州大学戴维斯分校 Lebrilla 实验室的 Michael Russelle Alvarez 介绍了使用 LC-MS/MS 从菲律宾肺癌患者的血清和组织中发现 N-聚糖和糖肽生物标志物。该小组使用他们实验室的既定方法获得了三个数据集（糖组学、蛋白质组学和糖蛋白质组学），以识别血清中的 N-聚糖和糖肽标记物，以表征癌症和肿瘤周围组织。此外，该小组对来自亚洲（菲律宾）肺癌队列进行了表征，该队列本身就是一个未被充分研究的人群。随着更多技术的发展，可以更加深入地了解亚洲人群肺癌的特征，这些特征可能在肺癌的早期研究中并未发现。

图 4: Introduction to BioPlex. Adapted slide from Edward Huttlin

　　BioPlex 十年：人类交互组的 AP-MS 映射的现状和未来前景，由马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的 Edward Huttlin 介绍。该小组致力于 BioPlex，这是一个通过亲和纯化质谱 (AP-MS) 持续推进识别所有人类蛋白质的作用伙伴的项目。该小组利用从亲和纯化确定的个体相互作用来形成一个包含 10,000 多种蛋白质及其可能相互作用的网络。通过未来整合 AlphaFold 和人类蛋白质图谱，BioPlex 可能会统一从分子到细胞尺度对蛋白质组组织的理解，并为从蛋白质-蛋白质相互作用中产生新思路提供一站式参考。

三、新思路 (New Ideas)

图 5: Sample Preparation Workflow for phosphoproteomics. Adapted Slide from Florian Harking

　　全自动样品制备工作流程的高通量蛋白质组学：丹麦哥本哈根大学奥尔森小组的 Florian Harking 介绍了具有完整和自动化样品制备工作流程的高通量蛋白质组学。该小组利用自动化、免疫沉淀、免疫富集和专用移液枪头，实现了用于 DIA 分析样本处理的全自动工作流程。利用这个流程，他们能够确定由茴香霉素（anisomycin，一种细菌抗生素）诱导的磷酸化谱，并鉴定系统性硬化症中差异表达的蛋白质。这种对各种新技术的组合使用为未来的实验和临床应用开辟了各种新的自动化工作流程的未来可能性。

图 6：Dilute-and-shoot sample preparation workflow for human urine. Adapted slide from Deema Qasrawi.

图 7: Solid-phase extraction workflow for phosphatidylethanols in oral fluid. Adapted slide from Jennifer Hitchcock

　　生物标记物的新兴样本类型检测：蒙特利尔麦吉尔大学西格尔癌症蛋白质组学中心的 Deema Qasrawi 介绍了用于测定人尿液中甲氧基肾上腺素和儿茶酚胺的多重稀释与喷射（Dilute-and-Shoot） LC-MRM-MS 临床试验。安捷伦科技公司的 Jennifer Hitchcock 介绍了一种基于 SPE 的新型工作流程，用于通过 LC/TQ 分析口腔液中的磷脂酰乙醇。这两个口头报告的共同点是为新兴的样品基质（尿液和唾液），开发新的样本制备方法及其潜在的临床应用。虽然所使用的制备技术并不是新的（稀释与喷射和 SPE），但它们在新样品基质和分析物中的应用可以帮助深入理解疾病状态。

来源：公众号颐坤生物