8年磨一劍，許國(guó)旺團(tuán)隊(duì)完成擬靶向代謝組學(xué)方法范本
近日，中科院大連化物所許國(guó)旺研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)前期提出并發(fā)展的擬靶向代謝組學(xué)方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)和提升，相關(guān)結(jié)果形成范本發(fā)表。
代謝組學(xué)是研究?jī)?nèi)源性代謝物的科學(xué)，超高效液相色譜-質(zhì)譜是廣泛使用的分析工具。代謝組學(xué)分析策略主要有非靶向和靶向兩種，前者一般使用高分辨質(zhì)譜獲得豐富的代謝物信息，但存在數(shù)據(jù)復(fù)雜、重復(fù)性差、線性范圍窄等缺點(diǎn)；而后者一般使用三重四極桿質(zhì)譜，數(shù)據(jù)質(zhì)量有了很大提高，但通常只檢測(cè)已知代謝物，覆蓋度低。為此，許國(guó)旺團(tuán)隊(duì)于2012年首次提出擬靶向代謝組學(xué)（Pseudotargeted）的概念(J Chromatogr A.，2012，1255：228-36)。其創(chuàng)新之處在于，提出了一種定量離子選擇算法，用于對(duì)所有檢測(cè)到的代謝物進(jìn)行定量離子選擇，通過(guò)保留時(shí)間鎖定氣相色譜-質(zhì)譜選擇離子監(jiān)測(cè)方式，樣品中已知和未知的代謝物均可被測(cè)量，該方法兼具非靶向和靶向代謝組學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。在2013年，該方法被延伸到液相色譜-質(zhì)譜（Anal Chem.，2013，85：8326-33），在方法建立時(shí)用高分辨質(zhì)譜獲取代謝物的離子對(duì)信息，而在實(shí)際樣品分析時(shí)采用靶向的多反應(yīng)檢測(cè)（MRM）方式測(cè)量代謝物的豐度，該方法覆蓋度高、線性和重復(fù)性良好，而且不需要標(biāo)樣來(lái)限定檢測(cè)的代謝物。
在隨后的工作中，為提高方法建立的效率，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開發(fā)了自動(dòng)挑選離子對(duì)的軟件(Anal Chem.，2015，87：5050-5)，并建立了針對(duì)大規(guī)模臨床樣本分析的數(shù)據(jù)校正方法，對(duì)超千個(gè)樣品的分析也獲得了較好的重復(fù)性(Anal Chem.，2016，88：2234-42；J Chromatogr A.，2016，1437：127-136)。在此基礎(chǔ)上，為提高方法中包含的離子對(duì)個(gè)數(shù)，提高覆蓋度，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于SWATH技術(shù)的擬靶向代謝組學(xué)方法，在正離子下就可在血漿中獲得1373個(gè)離子對(duì)(Anal Chem.，2018，90：11401-11408)。在研究脂質(zhì)結(jié)構(gòu)-質(zhì)譜特征規(guī)律、色譜保留規(guī)律的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)建立了高覆蓋度擬靶向脂質(zhì)組學(xué)分析新方法，涵蓋19個(gè)脂類、3377個(gè)脂質(zhì)離子對(duì)，覆蓋7000多種脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)(Anal Chem.，2018，90：7608-7616)。在最近的工作中，為進(jìn)一步提高覆蓋度，該團(tuán)隊(duì)在高峰容量的二維液相色譜-質(zhì)譜系統(tǒng)上建立了擬靶向方法(Anal. Chem.，2020，92：6043-6050)，正離子模式和負(fù)離子模式分別檢測(cè)到1294和687個(gè)離子對(duì)，建立的二維液相色譜-質(zhì)譜擬靶向代謝組學(xué)方法可用于分離分析氨基酸、膽汁酸、肉堿、溶血磷脂、鞘脂、磷脂和甘油三酯等。這些方法已在惡性腫瘤（肝癌、肺癌）和糖尿病等代謝性疾病的研究中發(fā)揮積極作用，近20余項(xiàng)相關(guān)結(jié)果在Hepatology, Anal. Chem., J. Proteome Res.等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表。據(jù)悉，這種將靶向和非靶向相結(jié)合的方法已被UC DAVIS的Oliver Fiehn教授稱為第二代代謝組學(xué)方法，并被國(guó)際上多個(gè)實(shí)驗(yàn)室采用。
目前，高覆蓋度的（半）定量代謝組學(xué)方法在生命科學(xué)各領(lǐng)域均受到重視，擬靶向方法將會(huì)起到越來(lái)越重要的作用。為了讓更多的同行使用擬靶向方法，基于上述前期工作，以血清/血漿為例，該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了擬靶向代謝組學(xué)建立流程，升級(jí)并提供了開放式軟件和工具，形成了方法范本。
該范本發(fā)表在《自然-實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》（Nature Protocols）。以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、大連化物所科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的資助。
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