賽默飛中藥分析前沿新技術——AcquireX智能化質譜數據採集模式

2020-12-05 賽默飛色譜與質譜中國

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劉國強

您還在為中藥多組分分析而焦慮嗎？

您還在為中藥複雜樣品中低含量的組分難以獲得有效碎片信息而苦惱嗎？

您還在手動編輯包含列表和排除列表進行質譜數據採集嗎？

來看看AcquireX智能化數據採集如何幫助您提升工作效率，告別996！

山河春滿盡滌殤，家國歡聚已無恙，2020年註定是不平凡的一年。在年初抗擊新冠疫情的戰鬥中，中醫藥是其中一大特色和亮點。中國質譜學會理事會理事長，南京大學化學分析科學研究所所長陳洪淵院士這樣說：「不管是中藥還是西藥，都是化學物質，但前者是多種成分的組合，而後者則是單一的；真正治病起作用的都是藥物在體內進行的生化反應。所以，化學研究對發展健康事業非常重要」。近年來隨著質譜技術的不斷發展，液相色譜-高分辨質譜聯用技術（LC-HR MS）已成為分析中藥複雜體系化學物質基礎最強有力的工具。

AcquireX自動化智能化數據採集

化合物質譜鑑定一直是中藥研究的瓶頸之一，目前鑑定最行之有效的辦法就是建立標準品譜圖資料庫，通過譜圖對比、碎片確證的方式，對未知成分進行快速準確的鑑定。然而中藥研究的樣品由於其成分複雜，濃度不一，基質背景幹擾大，在LC-MS 分析時如何獲得眾多低含量組分的二級/多級質譜碎片信息一直是質譜分析工作者面臨的挑戰。

在2018 年ASMS上發布的小分子終端旗艦機Orbitrap ID-X上，我們首次引入了AcquireX自動化智能化數據採集模式。這種新型的採集模式採用深度機器學習，自動迭代更新排除和包含列表，從而採集到更多有意義的質譜數據，深受中藥研究者信賴和喜愛。

圖1. AcquireX智能化數據採集模式工作原理

在今年Orbitrap Exploris系列新產品中，我們同樣引入了AcquireX的採集模式，以幫助到更多的科研工作者能使用此功能進行科學研究。相較於傳統DDA模式，AcquireX 模式採集到的有效碎片譜圖數量大幅增加，從而能增加未知化合物鑑定的覆蓋度和置信度，對最具挑戰的低豐度、高複雜性樣品獲得前所未有的結果，適用於中藥研究的各個領域：如中藥及製劑化學成分的表徵、中藥代謝組學研究、中藥質量控制研究（非法添加，農藥殘留篩查等）、及中藥體內代謝研究等各領域當中。

圖2. AcquireX智能化數據採集模式性能特點

AcquireX最新應用成果

近期，ThermoFisher色譜質譜小分子質譜應用團隊與廈門大學吳彩勝教授團隊、及南京藥明康德和MassDefect Technologies公司朱明社博士團隊首次利用了AcquireX 智能化數據採集模式研究了消渴丸治療糖尿病的藥理機制和物質基礎，成果發表在「Pharmacological Research, IF=5.89」，題為「Artificial intelligence and network pharmacology based investigation of pharmacological mechanism and substance basis of Xiaokewan in treating diabetes」。

研究團隊將AcquireX智能化數據採集、數據挖掘、網絡藥理學、計算機輔助靶標垂釣等技術相結合，開發出一套高效篩選消渴丸降糖功效成分方法。選擇了5個主要的體內暴露成分(葛根素、大豆苷元、刺芒柄花素、五味子甲素和格列本脲)作為有效的降血糖成分，網絡藥理學實驗結果表明，這五種成分可以作用於不同藥物靶點，如PI3K, PTP1B, MAPK, AKT, TNF, and NF-kB。研究提示這五種成分可能參與調節-細胞功能或表現炎症抑制能力，從多個環節緩解病理生理過程。

圖3. 消渴丸治療糖尿病的藥理機制和物質基礎研究整體方案

此外，這5種成分的藥理作用已在糖尿病斑馬魚模型中得到驗證。斑馬魚模型結果表明，不含格列本脲的中藥單體合劑具有與消渴丸相似的降血糖活性。中藥成分五味子甲素的降糖效果最好。因此，基於智能化數據採集的質譜技術和計算機網絡藥理學，可為中藥的物質基礎研究和從自然資源中尋找先導化合物提供借鑑方法。

圖4. 中藥活性組分高效篩查技術策略

ThermoFisher作為全球領先的分析儀器公司，一直致力於為客戶提供先進的儀器和出色的解決方案。在中藥研究領域，我們提供從樣品前處理，到色譜分離，到質譜檢測，到中藥資料庫及數據處理軟體的全套完整解決方案。未來我們期待與更多的客戶一起合作，為中藥的科學研究貢獻一份力量。

圖5. 天然產物分析解決方案

參考文獻：

[1] Chunyan Zhu, Tingting Cai, Ying Jin, et al. Artificial intelligence and network pharmacology based investigation of pharmacological mechanism and substance basis of Xiaokewan in treating diabetes, Pharmacological Research, 159(2020), 104935.

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