首届全国质谱分析学术研讨会大会报告（一）

　　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日上午，来自中科院大连化物所的张玉奎院士、来自中科院高能物理研究所的柴之芳院士、来自清华大学化学系的张新荣教授、来自北京大学化学与分子工程学院的刘虎威教授、来自复旦大学化学系的杨芃原教授、来自国家自然科学基金委员会化学部分析化学学科的庄乾坤主任以及来自岛津公司的端裕树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。

大会报告全景

中国科学院大连化学物理研究所 张玉奎院士

　　来自中国科学院大连化学物理研究所的张玉奎院士为大家带来题为《蛋白质组定量新技术新方法研究》的报告。

　　通过对特定生物样本所有蛋白质在不同状态下表达的动态变化进行规模化定量分析，对于发现重要生物功能的蛋白质、筛选疾病相关的生物标志物以及寻找药物靶标等具有重大意义。张玉奎院士在报告中介绍了他在近年的研究中，发展蛋白质组定量的一些新技术新方法。

　　在样品前处理方面，研究了低丰度蛋白质的选择性富集问题，研制了多种针对糖蛋白和糖肽的选择性富集材料，张玉奎院士列举了 其中一例进行了详细解说。以参与蛋白磷酸化过程的磷酸腺苷为配基，通过提高配基的亲水性提高其对磷酸肽的选择性，并使材料制备过程简单易操作。以氨基磁球为基质，以三磷酸腺苷二钠为配体，戊二醛为交联剂，通过固载Ti4+，制备了一种粒径为200nm的基于三磷酸腺苷配基的新型固定化金属离子磁性材料。酪蛋白：血清白蛋白(1：5000)的酶解产物中仍然能够鉴定到酪蛋白的磷酸化肽。对鼠肝线粒体中磷酸化蛋白质进行分析，同商品化TiO2材料进行比较，鉴定磷酸化蛋白质数目提高了2倍，在生物学验证中，磷酸化肽的富集选择性由目前的60~70%提高到90%以上。MCM2蛋白在Hca-F细胞株中为高表达；与细胞水平的生物学验证结果一致。

　　在质谱定量分析新方法方面，发展了一种基于准等重二甲基化标记的蛋白质组相对定量新方法。在二甲基化定量方法中，由于核结合能的不同导致的质量亏损，通过高分辨率的质谱可以在MS2分辨这微小差异，进而可以在宽线性范围内实现蛋白质组的准确定量。试验使用13 CD2O和NaCNBH3实现Lys-C酶解产物的轻标记；CD2O和NaCNBD3实现Lys-C酶解产物在MS1的重标记。在MS1水平上两者的分子量接近等重，在MS2水平上利用碎片离子存在的5.84mDa差异即可实现蛋白质组的相对定量分析。采用该方法，定量覆盖率可以达到99%以上；定量结果与理论值相对偏差低于2%；动态范围达到2个数量级。此外，该方法可以扩展到高达6重样品的同时分析，显著提高了蛋白质组定量分析的通量。

　　在质谱数据处理新方法方面，设计了一级谱峰面积和二级谱碎片离子强度结合的定量方法。将蛋白用Lys-C酶解后分别用CH2O标记，而还原剂选择NaCNBH3和NaCNBD3，两者分子量相差4Da，通过放大母离子进入碎裂池窗口实现肽段的同时碎裂。MS1有4Da差异，可以用于定量；MS/MS存在碎片离子对也可用于定量。该方法可以提高传统单一定量方法的准确度和定量覆盖率。在生物学验证中与细胞水平的生物学验证结果一致。

　　在集成化平台方面，开发了基于二甲基化标记的集成化蛋白质组定量分析平台。样品进行在线酶解后，肽段在C18捕集柱上进行二甲基化标记，并利用LC-MS/MS进行定量分析。生物学验证中，与细胞水平的生物学验证结果一致。

　　在提高新型离子源灵敏度上，张院士团队研发的新型电喷雾质谱源，与商品化离子源做对比，也能将翻译后修饰肽段的检测灵敏度提高10倍以上。

　　SDS等去除装置：张院士课题组研制的SDS等去除装置，通过中空纤维膜缓冲溶液在线交换接口，实现了盐浓度、有机溶剂浓度和PH的在线调节；可将样品中的盐浓度降低两个数量级。

中国科学院高能物理研究所 柴之芳院士

　　来自中国科学院高能物理研究所的柴之芳院士带来了题为《Hybrid MS in metallomics and metalloproteomics：A case study》的报告。

　　柴之芳院士首先讲述了金属组学是一门研究生物体系、尤其是细胞中各种金属的分布、定位、含量、种态、及其功能的交叉学科。而AD的主要病因是由于纤维状Aβ肽组成的淀粉样斑块的沉淀；Aβ由淀粉样前体蛋白APP有序分裂产生的40到42氨基酸组成；Aβ纤维化和聚集机理不清，一种机理是Cu和Zn与APP及Aβ作用。柴院士团队研究目的是：定量研究脑组织中金属的代谢好变化；同步测定斑块形成过程中的金属和蛋白；研究脑组织氧化损伤中金属的化学种态及其作用。用到的研究方法有SR-μXRF；ICP-MS；SR-XANES；MALDI-TOFMS；ES-MS等。

　　通过利用不同金属对AD模型鼠的各项实验研究得出：探测限达0.2-0.5mg/Kg；AD病变过程中铜、锌和铁的浓度随鼠龄而变；AuNP成像法的分辨率和灵敏度高于免疫组化法；尤其对大脑皮层和海马的界面处，AuNP图像清楚；Aβ42斑块主要沉积在皮层额海马中，这与APP[V717I]转基因鼠模型的淀粉样病理学相符。

　　最后柴院士总结道质谱和同步辐射表明Aβ斑块处Cu和Zn富集，与Aβ共存； Cu+浓度高在海马等脑组织的损伤中起了重要作用；AD脑中Cu和Zn的自平衡受扰动。

清华大学化学系 张新荣教授

　　来自清华大学化学系的张新荣教授为大家带来题为《单细胞质谱分析》的报告。

　　据张新荣教授介绍，2013年12月Science杂志专门出了一个专刊“Single-cell Biology”，有三篇分别涉及到酶活性、转录和代谢相关的单细胞检测技术，Nature Methods杂志也把单细胞测序作为2013年的年度方法。

　　张教授提出单细胞分析有两个缺点：一是细胞中绝大多数分子没有荧光，因此需要标记，这不利于细胞中未知分子的检测；二是荧光探针具有一定的波长宽度，在有限光窗下只能检测3-4种分子，相互没有干扰。而质谱分析具有无需标记、多组分同时分析、相对和绝对定量、适于代谢组和蛋白组分析的特点。如果将质谱技术应用到单细胞分析中，将会对单细胞分析起到很好的促进作用。而目前质谱单细胞分析还面临许多困难。

　　张教授的课题组最近两年也对单细胞质谱分析的方法做了一些初步的探索。包括：金属探针电喷雾技术研究，提高检测的灵敏度；SPME用于单细胞样品的富集分离，用TiO2修饰后的针取样比用裸针取样检测效果要好很多；非接触式直流脉冲“皮喷雾”离子化实现极小体积样品的采样和离子化，不但能够使样品消耗速度降低，还有助于目标物和基体分子分离，形成各自谱带；细胞中甲基化DNA分析、植物细胞样品分析等应用分析。

　　张教授课题组下一步还计划在发展方法的基础上做一些应用。

,

北京大学化学与分子工程学院 刘虎威教授

　　来自北京大学化学与分子工程学院的刘虎威教授为大家带来题为《实时直接分析质谱离子化新技术及其应用》的报告。

　　刘教授课题组近年来针对样品预处理、分离、检测技术、数据处理以及应用方面做了许多工作，在报告中主要针对检测技术方面所做的研究进行了介绍。

　　一、常压敞开式离子化质谱(AMS)

　　敞开环境下的离子化技术具有操作方便、抗污染、分析物不受样品类型，形状，大小的限制、样品基质影响小、与自动进样器联用、灵活耐用等优点。如果提高其灵敏度是一个关键问题。AMS有许多模式，刘教授主要针对基于等离子体技术的DART技术进行研究。

　　二、DART离子化新技术

　　为了提高实时直接分析质谱(DART-MS)的检测灵敏度，发展了等离子体辅助激光解吸附离子化和敞开式表面辅助激光解吸附离子化两种方法，均可以显著提高检测灵敏度。

　　三、DART新应用

　　DART技术可以应用于保健品违规添加西药的快速筛查、果汁饮料中多种植物激素的快速筛查、NPLC-DART-MS联用的手性分离、CE-DART-MS联用的抗基质效应、水中残留农药的快速检测、AMS成像、PANLDI成像、蓝细胞脂质组学活体分析等实际应用检测中。最后刘教授总结到：

　　1、DART-MS在挥发性有机物分析中的应用前景广阔，特别是挥发性有机物的快速检测；

　　2、Ambient PAMLDI MS和Ambient SALDI-MS增强了DART MS的灵敏度；

　　3、DART-MS与LC和CE联用有显著优点，但检测灵敏度有待提高，定量最好用国内标法；

　　4、兼有样品富集和信号增强功能的基质材料是一个发展方向；

　　5、AMS可用于成像分析和活体分析。

复旦大学化学系 杨芃原教授

　　来自复旦大学化学系的杨芃原教授带来了题为《Exploration of human chromosomes by biomass spectrometry based proteomics with trans-omics》的报告。

　　杨教授首先给我们报告了1985年至2012年HPP历程，HPP鉴定的蛋白质已覆盖基因编码蛋白的50%；HPP已处于拐点，即将开始飞跃式发展；技术上已经突破。这些都说明下一代蛋白质组质谱技术已经成熟。随后杨教授介绍了离子阱相关技术，在13年推出的高性能质谱，它是Q离子阱，C离子阱和轨道离子阱三个技术的串联。在2006年，创新C-离子阱，R=6万；在2009年，改变轨道离子阱结构，R=14万；在2013年，轨道离子阱复数傅立叶变换技术，R=50万。

　　杨教授讲到色谱-质谱联用技术可以产生染色体蛋白质组的大数据时，中国以色谱-质谱为核心技术的蛋白质组学已经到了能够和基因组学一样产生可靠大数据的时代。

　　蛋白质组质谱大数据还揭示了蛋白组学的中心法则。杨教授给我们分析了蛋白质跨组学的定性信息；每种细胞表达RNA和蛋白的功能情况；组学的中心法则翻译和转录动态范围的比较。对于缺失基因的蛋白质，怎样找到缺失蛋白，可以从数据库中找线索。在胚胎、大脑、睾丸、小脑、和唾液腺等组织器官中由于很少有人研究，缺失蛋白很多未被发现。组织的特异性，仪器低灵敏度和蛋白的低分子量均能影响蛋白的被发现。比如1号染色体缺失的101条蛋白就与蛋白质检测技术限制相关。

　　最后杨教授报告了蛋白质组学大规模检测两个阶段的概要分析，肽段发现的总个数有助于蛋白的发现，但由于蛋白数的饱和质谱效率极差受到限制；分析所识别的蛋白和mRNA丰度的相关性，杨教授总结发现新蛋白必须要有新的策略。

自然科学基金委化学部分析化学学科主任 庄乾坤教授

　　来自国家自然科学基金委化学部分析化学学科主任庄乾坤教授带来了题为《浅谈分析化学创新研究》的报告。

　　庄乾坤教授首先给我们报告了分析化学学科发展现状、分析化学十年发展状况和中国学者在Analytical Chemistry发表论文统计情况。随后庄教授讲到质谱分析的优势(与放射和荧光相比，它无需标记，直接获取未知分子的结构信息；与拉曼光谱相比，它灵敏度高；且有很大的选择探针的余地，更高的分辨率；它刚刚起步，潜力巨大)和质谱成像技术的优势。

　　在如何分析化学发展再上一个新台阶方面，庄教授总结道：

　　1.队伍的发展与壮大。后续资助要“绩效挂钩”；同等情况下与队伍挂钩；制药研究做得好，无论谁或无论在哪个单位都有机会获得资助。

　　2.研究工目标。从分析化学的研究目标来说，我们一定要追求“3S + 2A”，3S 即Sensitivity,Selectivity,Speediness(灵敏度、选择性、速度)；2A 为Accuracy,Automatics(准确度、自动化)，这是分析化学永恒的研究主题。

　　3.分析化学研究思路。我们必须首先发现并提出一个科学问题，然后再围绕这个科学问题开展系列且步步深入的研究工作，这里必须克服那种提出一个方法找个对象验证一下，然后再提出一个方法，再找个对象试一试的研究思路。

　　4.创新性研究三要素：引入物理学新概念与新技术；创建分析仪器与装置；瞄准公认的有影响的重大科学问题。

　　5.国际合作的原则是强强合作、平等互惠、以我为主。

　　最后庄乾坤教授介绍了杰出青年基金评审过程：

　　1.项目送审：项目打包、专家挑选、专家回避

　　2.答辩推荐：学部名额分配、专家评审意见

　　3.组织答辩：每个学科3位评委、专家回避到单位

岛津企业管理(中国)有限公司的质谱专家 端裕树博士

　　来自岛津企业管理(中国)有限公司的质谱专家端裕树博士带来了题为《Fast screening of toxic substance in food, drug and their packing materials using the desorption corona beam ionization source》的报告。

　　端裕树博士在报告中精彩介绍了岛津研发的解吸电晕放电束离子源(Desorption Corona Beam Ionization，DCBI) ，这一不需要对样品进行预处理的快速检测离子化方法能够分析的目标样品包括大多数市面已知的农药产品、各类药物、环境VOC、以及食品添加剂等。DCBI能适应日本岛津LCMS-2020和LCMS-8030/8040来改善MS平台从而达到即时筛选的目的，在识别旧食油、区分假药，检测食品包装材料增塑剂等方面应用卓有成效，证明了该技术是帮助解决食品安全和药品安全等问题的利器。

　　首届全国质谱分析学术研讨会大会报告(二)