iCMS2016第七屆質譜網絡會議-質譜新技術與生命科學

　　儀器信息網訊 儀器信息網網絡講堂與中國化學會質譜分析專業委員會合作舉辦的"第七屆質譜網絡會議(iConference on Mass Spectrometry，iCMS2016)於2016年11月22日正式開幕。會議為期四天(11月22日-25日)，共設質譜新技術、生命科學、藥物、食品、環境、儀器維護及軟體操作六個主題會場。質譜新技術主題會場(上)、(中)已於11月22日順利進行，清華大學教授林金明、SCIEX應用支持工程師羅繼、賽默飛生命科學質譜應用技術部經理陳偉、中國醫學科學院副研究員賀玖明、清華大學教授瑕瑜、美資力可儀器應用專家李莉、安捷倫液質應用工程師冉小蓉、中科院成都生物研究所公共實驗技術中心主任周燕8位質譜新技術研發應用專家和廠商技術專家分享了質譜新技術相關報告。[質譜新技術主題會場(上)、(中)相關報告連結]

　　11月23日上午，兩位研究和應用專家：中科院化學所研究員汪福意、復旦大學教授丁傳凡與兩位廠商技術專家：濱松光譜應用工程師周旭升、珀金埃爾默中國區質譜產品經理周向東在質譜新技術主題會場(下)繼續分享質譜新技術。

　　生命科學主題會場在11月23日下午舉行，清華大學教授鄧海騰、Waters公司高級應用技術工程師郟徵偉、中科院生物物理所研究員李巖、中科院上海有機所研究員郭寅龍在線上給出了精彩報告。

質譜新技術主題會場(下)

中科院化學所研究員汪福意 報告題目：SIMS和雷射共聚焦單細胞成像研究金屬抗腫瘤藥物的分子作用機理

　　二次離子質譜分為NanoSIMS和ToF-SIMS，汪福意在報告中首先介紹了二者的區別和特點。在價格方面，ToF-SIMS更便宜，目前應用更為廣泛。在SIMS的生物研究方面，起初，研究組採用ToF-SIMS研究有機金屬釕配合物的細胞分析。通過SIMS細胞表面分析檢測到細胞表面的釕分子離子峰分布，而得到的相關質譜信息還不足以說明釕在細胞核中的分布。後來研究組將雷射共聚焦顯微與ToF-SIMS聯用(COIM)，通過可尋址矽片樣品板將兩部分數據結合比對，成功定位了細胞核和金屬在細胞核的分布。

　　汪福意介紹其研究團隊開始通過COIM( confocal和ToF-SIMS聯用)的組合成像技術研究單細胞內金屬抗腫瘤藥物的分子作用機制。此前鉑藥物損傷DNA和蛋白相互識別的研究還沒有到單細胞水平，而細胞內也可能存在這樣的特異識別。順鉑與DNA形成交聯複合物鉑損傷DNA，再經蛋白HMGB1識別形成三元複合物，從而阻止鉑損傷的細胞修復，最終能導致細胞凋亡。研究組首先用光學方法定位HMGB1，再用SIMS定位鉑結合離子在細胞的位置，觀察二者的重疊情況以及與DNA的結合情況。研究表明，CIOM成像是研究單細胞內鉑損傷DNA-蛋白質之間相互識別的有效方法。

濱松光子公司高級工程師周旭升 報告題目：質譜分析儀的微通道板/真空紫外電離源/電子倍增器

　　周旭升介紹，目前定量用分析質譜儀90%以上依賴進口，包括TOF在內的國產質譜儀在環保、精準醫療等特殊應用市場具有發展優勢。濱松的微通道板以及組件探測器、真空紫外電離光源、電子倍增器三類產品支持國內的質譜研發。在報告中周旭升首先介紹了濱松微通道板(MCP)，通過MCP離子有10000倍左右的增益。如果說MCP是具備探測功能的器件，那麼MCP組件(MCP Assembly)就是有獨立功能的探測器，其集成了陽極、電壓接線、電容等功能器件，直接安裝到儀器上就能工作。

　　MCP Assembly可以用於TOF，測量不同質核比的離子飛過飛行管到達MCP位置的飛行時間，從而定性和定量。不同離子的到達時間信號連續描點就是質譜圖。高分辨質譜需要MCP組件的快速響應。濱松的MCP組件HPK加入了Mesh柵網具有三級結構Troid，非常適合用於醫療和藥物研究的定性高響應速度。針對TOF的特點，濱松有一些列微通道板產品，除了快速時間響應的HPK也有緊湊型和較低成本的產品，適合不同定位的廠商選擇。濱松目前的MCP通過改造漏鬥型結構增加了MCP的開口率，使得OAR從60%增到90%，顯著增加了CCD像素點。除了MCP和MCP Assembly，周旭升也詳細介紹了濱松真空紫外(VUV)電離源和電子倍增器(EM)的產品特點。

PerkinElmer中國區質譜產品經理周向東 報告題目：PerkinElmer可攜式氣質聯用儀在環境檢測和突發應急檢測中的應用

　　面對目前現場實時環境檢測和突發應急檢測市場的需求，可攜式GCMS的應用需求在逐漸增大。周向東介紹說，PerkinElmer Torion T-9是當前世界上最快的便攜氣質產品，曾在2007年獲得R&D創新獎。據介紹，Torion T-9電池可持續供電2.5h，按照每個樣品檢測5分鐘可完成20-30次檢測。其主要部件微型低熱質(LTM)氣相約為手掌大小，與普通GC結構類似，LTM色譜柱具迅速降溫能力，GCMS運行時間小於5min。在保證分離性能的情況下，其比常規GCMS分析速度大幅提升。Torion T-9另一主要結構特點是其環狀離子阱設計，據介紹，環狀離子阱比常規離子阱的離子容量高400倍，從而提高了定性和定量能力。

　　據介紹，除了GC和MS方面的特點，Torion T-9也從適合便攜應用的採樣技術增強了儀器的易用性。其專用的SPME能夠實現快速現場樣品採集，操作簡單方便。針式捕集阱進樣系統非常適合氣體樣品和頂空定量分析。為了讓現場檢測更方面，Torion T-9的操作軟體也選擇了清晰明了的界面設計，能夠自動進行化合物判定，也可以外聯計算機。另外，周向東也展示了Torion T-9在環境水VOCs、土壤苯系物、爆炸現場、公共安檢方面的應用案例。

復旦大學化學系教授丁傳凡 報告題目：離子源的物理化學原理與探索

　　目前世界上至少已有幾十種質譜電離技術，丁傳凡在報告中詳細介紹了離子化技術的基本原理。產生離子的物理學原理是質譜的基本原理，即通過離子在電場、磁場中的運動軌跡與其M/Z的物理學相關性原理來分析和測量不同質核比的離子。離子源是產生樣品離子的部件，從基礎理論上講，離子源能夠從中性分子中「拿走」電荷或「給予」中性分子電荷，使得中性分子成為離子。

　　分子的電離電勢是質譜儀器中電子轟擊電離(EI源)的基礎，分子的電離電勢一般在10-15eV左右，幾乎所有商業質譜EI源的電子能量都設為70eV，EI源是基於分子電離電勢的離子源。分子的親和勢(PA)反應了它獲得質子生成質子化離子的能力。在含有大量質子的等離子體中，具有較大PA的分子較易生成質子化離子，因此顯示較強的質譜信號。電噴霧電離源(ESI)、DESI、質子轉移反應離子源、MALDI、EESI、化學電離等是基於質子親和勢的離子源。通過加上質子而產生樣品分子離子的過程都是利用了分子質子親和勢的性質。凡是通過加上電子而產生樣品分子離子的過程都是利用了分子電子親和勢大於0的性質。ESI、DESI、MALDI、EESI、電子俘獲離子源都是基於電子親和勢的離子源。總之，所有電離方式的離子產生都需要以電離電勢、質子親和勢、電子親和勢、電子親和勢或離子親和勢中的一種為基礎。

生命科學主題會場

清華大學教授鄧海騰 報告題目：蛋白質組學研究的現狀、挑戰和發展方向

　　在報告中，鄧海騰以綜述的形式介紹了目前國內外蛋白組學研究的現狀、挑戰與未來。蛋白研究領域早些年2D-PAGE和MALDI-MS的方法尋找Biomaker，但找到的蛋白數量非常局限。串聯質譜掃描速度的提高過程給蛋白鑑定數目帶來了大幅提升。隨著質譜技術可組學研究的發展，現在每分鐘鑑定的蛋白數可比2000年增長几十甚至上百倍。2013年，海外科學家採用高分辨質譜組學分析方法在12h內鑑定7000-8000個蛋白。而目前蛋白鑑定的靈敏度還不夠，如在Mann的一篇研究文章中，15萬個細胞僅能夠鑑定775個蛋白。我國科學家鄒漢法團隊曾發表磷酸化蛋白組學系統鑑定方法的文章，此技術中pTyr superbinder是關鍵，該方法鑑定了20000個肽段和10000個pTyr位點。目前蛋白鑑定更多採用SILAC/TMT方法應用在蛋白質組定量, SILAC法能夠在一次分析中定量8個樣品，TMT法能夠定量6個，還在向更多個樣品的定量發展。

　　另外，鄧海騰介紹了該研究組應用TMT lable技術所做的腎透明細胞癌生物標記物鑑定，共檢測到9000多個蛋白。在腎癌中HSP60是低表達，激活AMPK通路，抑制合成代謝。而在腦瘤中，HSP60是高表達，敲低HSP60會抑制蛋白合成。鄧海騰還提到，蛋白組學研究非常需要前端色譜分離技術的支持，結構相近的肽段的在色譜中的有效分離對提高sequence coverage非常有幫助，希望色譜技術的發展再給質譜鑑定帶來更多突破。

Waters公司高級應用技術工程師郟徵偉 報告題目：DESI質譜成像技術在臨床研究領域的應用進展

　　Zoltan Takats在2004年發明了解析電噴霧電離(DESI技術)，DESI非常適合用於質譜成像，可分析新鮮樣品不需要複雜處理。目前Waters是DESI技術在臨床領域的獨家生產應用銷售企業，對該技術做了很多硬體和軟體上的優化，目前已經發展到第二代DESI離子源產品。DESI的拆裝不需要卸真空，用戶十幾分鐘就可以從ESI換到DESI。配套的HDI高清成像軟體能夠定義成像區域，進行可視化數據和圖像處理。DESI目前能夠應用在Waters Synapt G2-Si QTOF淌度平臺，提供研究級的成像分析平臺。增加多一維分離，能夠使目標物的分析更加準確。

　　郟徵偉還介紹了DESI成像實驗從組織樣品製備、質譜分析到組織染色的工作流程，以及其用於病理學研究發現生物標誌物的應用過程。另外，DESI成像也能給藥物代謝研究、司法鑑定、微生物成像等方面帶來新的思路。

中科院生物物理所研究員李巖 報告題目：基於多級質譜技術的糖鏈結構解析研究

　　由於糖類結構複雜且變化多樣，糖組學的分析非常困難。李巖介紹了該研究組通過MALDI源的IT TOF多級質譜進行的一些列糖類分析。研究團隊進一步研究發現了人體蛋白N糖的多級質譜資料庫，並建立了了自動化寡糖數據解析算法。該算法能夠區分分支的同分異構體，該團隊也一直在該算法的自動化方面繼續研究。李巖在報告中介紹了多級質譜數據解析的概念：基於Carbbank(7837)糖資料庫，在分析中模擬所有可能性，選擇有效洗洗腦量最多的峰進行下一級質譜分析，並使用熵的概念進行經過判斷。研究組通過質譜得到的離子類型、峰高等信息通過database search、DeNovo算法進行分析。李巖介紹了研究階段從做標準品分析到實際生物樣品分析的情況。在實際分析中連接位點導致的同分異構體分析、混合物分析方面還存在挑戰。

中科院上海有機所研究員郭寅龍 報告題目：新型離子化技術的研究與應用

　　在該報告中郭寅龍介紹了團隊研發的三類新型離子化技術。溶劑輔助雙噴霧質譜離子源(SAESI)、碳纖維離子化(CFI)和常壓火焰離子化技術(AFI)。AFI是目前成本最低的離子源，非常適合實際樣本的直接分析。其離子源裝置由耐高溫玻璃樣品棒和可控氫火焰源組成，其離子化機理是水和氫離子與M結合生成一價正離子。氫火焰中含有豐富的金屬離子，能夠擴大待測物檢測分析範圍。AFI氫火焰溫度可以調控，輔助氣體有氮氣、二氧化碳和氦氣三種選擇，並可實現選擇溫度的解吸離子化。

　　另外，郭寅龍以驅蚊胺的分析實例說明了AFI的靈敏度，在最低濃度100ng/ml時檢出限100pg。AFI在果蔬表面農殘分析、藥物活性成分快速檢測、脂肪酸快速分析等方面有方便快速的優勢。

　　編輯：郭浩楠

　   環境檢測、食品檢測主題會場報告內容連結

 

　　質譜新技術（上）、（下）主題會場報告內容連結

       藥物與天然產物、儀器維護主題會場