沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学研究进展

沙冬青属植物具有抗寒、抗旱、抗盐碱等特性,是研究植物逆境胁迫和筛选天然抗逆基因库的理想材料。非生物胁迫是限制沙冬青属植物生长发育及地理分布的重要因素,研究沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学为发掘其相关抗逆蛋白质及探索抗逆机理奠定基础。通过对近年来国内外利用蛋白质组学技术研究沙冬青属植物应答逆境胁迫的相关成果进行总结归纳,综述沙冬青属植物对低温、干旱、高盐等非生物胁迫响应的蛋白质组学最新研究进展,探讨在非生物胁迫下沙冬青属植物蛋白质水平的动态变化,揭示特定的蛋白质网络以及相关逆境应答机制,并对蛋白质组学技术应用前景进行展望,以期为沙冬青属植物抗逆分子机制更深入、全面的研究提供参考依据。

敞开式质谱成像方法的组织样品稳定性研究

以添加镇静催眠候选新药N6-羟苄腺嘌呤核苷[N6-(4-hydroxybenzyl)adenine riboside,NHBA]的组织匀浆切片作为考察对象,对空气动力辅助离子化质谱成像系统(Air Flow Assisted Ionization Mass Spectrometry Imaging,AFAI-MSI)的关键参数进行考察与优化,以保证最佳条件进行样品检测。在此基础上,对预处理的整体大鼠组织切片进行平行的连续两次质谱成像分析,考察了其内源性代谢物在成像分析过程中是否发生变化。通过对采集数据中关键质谱峰的筛选等处理步骤,并采用可视化的主成分分析(PCA)方法,开展了组织样品内源性代谢物的稳定性分析,最终验证了采用该样品前处理和质谱成像方法,能够保证组织切片样品中内源性代谢物的稳定性,为质谱成像分析结果提供了可靠依据。

基于空气动力辅助离子化-超高分辨质谱成像技术的大鼠肾脏组织中多种类代谢物的分布研究

质谱成像是近年来发展迅速的新型分子成像技术,在生物医药领域受到越来越广泛的关注。本研究采用敞开式的空气动力辅助离子化-高分辨质谱技术,建立了大鼠肾脏组织中内源性代谢物的质谱成像分析方法(AFAI-MSI)。大鼠肾脏组织经冷冻处理后制备冷冻组织切片,以乙腈-异丙醇-水(4∶4∶2,V/V)为喷雾溶剂,流速为5μL/min,喷雾气(N_2)压力为0.6 MPa,空气辅助气流速为45 L/min,质谱扫描范围为70~1000 Da,质量分辨率为70000。采用正离子检测模式的AFAI-MSI方法对大鼠肾脏组织切片进行了成像分析,结果发现有机胺、糖、神经递质、维生素、多肽、有机酸、甘油磷脂、鞘脂、甘油脂、固醇酯等38种不同类型、其含量差异达4个数量级的内源性代谢物,并观察到这些代谢物在肾脏中呈组织特异性分布,直观地呈现了与肾脏渗透压梯度形成有关的胆碱、乙酰胆碱、甜菜碱、磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱等多种小分子代谢物的皮质-髓质轴向分布特征。上述结果表明,基于超高分辨质谱的AFAI-MSI分析方法无需样品预处理,灵敏度高,代谢物覆盖范围宽,可同时获取多种小分子代谢物的结构、含量及其空间分布信息,有望为肾脏中内源性代谢物的原位表征和代谢调控机制研究提供一种新的分析方法。

基于高分辨质谱技术的整体动物体内药物成像分析新方法研究

质谱分子成像技术作为体内药物分析的新兴工具受到越来越多的关注,其中生物体内复杂基质的干扰是面临的关键问题之一。本研究利用高分辨质谱技术的优势,采用空气动力辅助离子化质谱成像方法(AFAI-MSI),建立了高特异性的整体动物体内药物成像分析新方法,以提高体内药物成像分析结果的准确性和可靠性。以候选新药右旋娃儿藤宁碱(S-(+)-deoxytylophorinidine,CAT)为研究对象,采用高分辨质谱全扫描与靶向扫描相结合的方式,对整体动物体内药物的分布进行AFAI-MSI分析。结果表明,该方法能够准确地反映药物特异性分布和处置情况。通过一次质谱成像实验,从整体动物水平同时实现了候选新药体内分布和药物干预下内源性代谢物的成像分析,为候选新药的早期研发提供思路与手段。

利用基质辅助激光解吸电离质谱成像技术研究斑马鱼响应富营养化污染水质内源性脂质分子变化

斑马鱼作为一种常见的模式物种,体内易富集水中污染物,常用于农药、有机物等污染水质监测与评估,但其响应富营养化水质污染的分子机制尚不明确。基质辅助激光解吸电离质谱成像(matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging,MALDI-MSI)能有效检测和反映分子空间分布及原位含量信息,已被广泛应用于动植物学、基础医学、药学、微生物等诸多研究领域。采用MALDI-MSI技术,针对富营养化污染水质环境下斑马鱼内源性脂质代谢分子开展原位分析表征;利用多元统计学方法和相关性分析整合数据;进一步挖掘有效关键信息,旨在从脂质分子层面上初步揭示斑马鱼响应富营养化污染水质的相关分子变化规律。研究结果显示:在m/z 500~1000的质量检测范围内,富营养化水质处理组和未处理组斑马鱼有超过50%原位检测的脂质分子存在明显表达与空间分布差异。主成分分析(principal component analysis,PCA)、偏最小二乘法判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)及皮尔逊相关聚类热图分析(pearson correlation cluster heatmap analysis)进一步证实了上述差异结果,且统计发现磷脂分子的表达受富营养化污染水质的干扰尤为突出,主要包括PC(32∶0)、PC(34∶1)、PC(34∶2)、PC(36∶0)、PC(38∶6)、PC(40∶6)、PE(36∶8)、PE(36∶0)、PE(38∶0)、PE(40∶9)共10种脂质分子。研究结果为进一步深度探究斑马鱼响应富营养化污染水质体内脂质代谢分子机制奠定了一定的实验基础,也证实了MALDI-MSI作为一种新型分子影像技术应用于生态/环境毒理学监测、评估研究的潜在价值。

血清脂质组学研究中多重离子化液相色谱-质谱方法的比较

系统地比较了3种常用的离子化技术电喷雾电离(ESI)、大气压化学电离(APCI)、大气压光致电离(APPI)对脂类化合物的离子化效率、检测灵敏度和覆盖范围,以探讨多重离子化液相色谱-质谱(LC-MS)方法在血清脂质组学研究中的适用性。血清样本经甲基叔丁基醚萃取后,采用Ascentiss Express C_8色谱柱(150 mm×2.1 mm,2.7μm)和二元线性梯度洗脱分离,流动相(A)为乙腈-水(3:2,V/V,含0.1%甲酸,10 mmol/L甲酸铵),B为异丙醇-乙腈(9:1,V/V,含0.1%甲酸,10 mmol/L甲酸铵),分别采用ESI、APCI和APPI离子源正、负离子模式进行质谱检测。结果表明,ESI离子源对脂肪酸类、甘油脂类、甘油磷脂类化合物、鞘磷脂类化合物的离子化效率最高,对异戊烯醇脂类化合物的离子化效率与APPI离子源相当,APPI离子源对胆固醇(酯)类化合物的检测灵敏度最高,APCI离子源对各类化合物的检测灵敏度均低于ESI或APPI离子源;采用ESI和APPI离子源相结合的LC-MS脂质组学分析方法可以提高分析方法的整体灵敏度和血清中脂类信息检测的完整性。

基于液相色谱-串联质谱技术的新疆一枝蒿植物代谢组学分析方法研究

药用植物化学成分种类繁多、结构复杂,而传统方法难以获得全面反映其所含成分随时间、品种和生态环境等因素发生的变化信息,因此需要建立系统、全面的分析方法以进行整体物质基础研究。本研究开展了基于液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术的新疆一枝蒿植物代谢组学分析方法研究,并将其应用于该植物不同组织器官代谢组的差异分析。重点考察了样品前处理过程中的提取溶剂及比例、复溶溶剂比例、超声时间对非靶向代谢组学研究的影响,以代谢物覆盖度为主要指标选择了最优条件并进行了方法学验证。采用上述前处理方法和LC-MS/MS分析方法,获得了新疆一枝蒿根、茎、枝、叶、花不同组织器官的代谢组信息,并构建多变量统计模型进行分析,发现花与其它组织器官的代谢组存在显著差异。结合数据库检索与化合物质谱裂解规律分析,获得差异代谢物的结构类型,包括61个黄酮类、97个一枝蒿酮酸衍生物、7个绿原酸类化合物及15个其它类型化合物。进一步采用聚类热图分析针对上述180个差异代谢物在各组织器官的分布情况进行表征,初步揭示了各类化合物在不同组织器官的分布特征。本研究不仅为新疆一枝蒿植物化学成分的组织器官分布及其有效成分的合理利用提供了重要信息,同时为药用植物的质量控制、品种改良以及合理开发提供了新的研究策略。

基于液相色谱-质谱技术的肾脏代谢组学分析方法研究

建立了一种基于高效液相色谱-超高分辨质谱技术的肾脏代谢组学分析方法。肾脏组织于液氮中研磨成粉后,采用甲基叔丁基醚/甲醇/水溶剂体系进行提取,分别得到强极性部分(下层)和弱极性部分(上层)提取物,依次采用HILIC亲水色谱柱和反相C18色谱柱进行梯度洗脱分离后,进行高分辨质谱分析。采用电喷雾离子源(ESI),正、负离子模式检测,扫描方式为全扫描,扫描范围为100~1000 Da,质量分辨率为120000。结果表明,该方法灵敏度高,专属性强,稳定性良好,可同时获取肾脏组织中的强极性和弱极性代谢物信息,可为肾脏疾病和药物肾毒性生物标志物的发现提供一种新的方法。

注射剂中致敏成分分析方法研究进展

近年来,注射剂的安全性越来越受到关注,引起过敏反应是其临床用药严重不良反应之一。建立高效、灵敏、准确的致敏成分分析方法有助于发现新的致敏原,提高注射剂质量和临床用药安全。本文综述了目前注射剂中致敏成分的主要分析技术,包括液相色谱-质谱联用技术、细胞膜色谱技术、酶联免疫吸附实验技术、免疫芯片技术等,并分别介绍其原理、优势和局限不足,以及在致敏成分分析中的应用,以期为注射剂安全性的提升提供参考。

血浆代谢组同时定性定量分析方法研究

数据非依赖的质谱采集是近年来发展的一种新型多级质谱分析方法,只需一次进样便可同时快速获取所有母离子及其子离子信息。本研究以肺癌血浆样本为研究对象,采用数据非依赖的SWATH(sequential windowed acquisition of all theoretical fragment ions)采集技术,建立了液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)同时定性定量分析血浆代谢组。基于代谢物数据库识别比对,成功识别了93个代谢物,实现了代谢物的定性分析。对成功识别的代谢物建立定量分析方法并进行方法学考察。结果表明,其中90个代谢物的线性相关系数大于0.99,定量限在1.25~12000μg/L之间;其中有86个代谢物可以满足生物样本定量分析的要求,其连续4天的日内精密度和日间精密度均小于20%;在4℃下,96 h内的放置稳定性在0.62%~19.35%之间。该方法的覆盖率高,能同时快速准确地对肺癌血浆中癌症相关代谢物进行定性定量分析,也适用于其他生物样品,可以为定量代谢组学分析提供重要的方法学平台。

基于质谱技术的代谢组学在体外药物肝毒性评价中的研究进展

药物肝毒性是药物安全性评价的重要内容之一,研发早期对药物及其代谢产物潜在的肝毒性进行准确预测和评价,可以提高药物研发的成功率。将代谢组学技术与体外细胞模型相结合,以细胞代谢表型的变化为指标直接反映药物的毒性效应及毒性机制,能够改善临床前药物肝毒性的预测准确性,在药物肝毒性筛选研究中极具应用价值和发展潜力。本文综述了目前肝毒性研究中的细胞模型与培养方法,介绍了三维细胞培养模型在体外研究中的优势,并总结了基于质谱技术的代谢组学研究在体外细胞模型中的分析策略及其在药物肝毒性评价中的应用,其中基于质谱成像技术的空间分辨代谢组学方法在体外细胞模型研究中具有独特优势,有望发展成为体外肝毒性研究的有力工具。

基于LC-MS/MS技术的胶质瘤细胞酰基肉碱代谢轮廓分析研究

建立了胶质瘤细胞样本中酰基肉碱类化合物的LC-MS/MS代谢轮廓分析方法。首先,采用Q-Exactive四极杆-轨道阱高分辨串联质谱的全扫描(Full MS Scan)和平行反应监测(PRM)模式对细胞样本中酰基肉碱进行定性分析。根据一级和二级高分辨质谱数据,并结合酰基肉碱类化合物的特征裂解规律,在U87MG胶质瘤细胞、胶质瘤干细胞样细胞和胶质瘤干细胞分化细胞3种干性不同的胶质瘤细胞样品中鉴定出17种酰基肉碱类化合物。采用Qtrap 5500四极杆-线性离子阱串联质谱的多反应监测(MRM)模式,建立了细胞样本中17种酰基肉碱化合物的代谢轮廓分析方法,并对比分析了3种胶质瘤细胞中酰基肉碱化合物的差异。结果表明,该方法的线性关系良好,线性相关系数大于0.99,准确度与精密度均符合要求。细胞样本中酰基肉碱的定量分析结果表明,与胶质瘤干细胞相比,胶质瘤干细胞分化细胞和胶质瘤细胞中的肉碱和酰基肉碱含量均明显上调。此研究可为细胞样本中酰基肉碱类化合物的代谢轮廓分析提供方法参考。

代谢组学方法在糖尿病肾病研究中的应用

糖尿病肾病作为糖尿病最严重的并发症之一.近年来其发病率持续上升,严重危害糖尿病人生命健康.目前用于诊断和治疗糖尿病肾病的常规方法效果并不理想,而代谢组学方法可一次性对待测样品中多种代谢产物进行定性、定量、高灵敏度分析.利用气相/液相色谱、质谱学方法、气质/液质联用,以及核磁共振等方法检测糖尿病肾病潜在生物标志物已成为目前该领域的研究热点,其结果对糖尿病肾病的早期诊断、致病机理研究、疾病有效治疗具有重要意义.本文从代谢组学常用分析工具、数据分析方法及其在糖尿病肾病研究中的应用三个方面进行综述,旨在阐述近几年代谢组学方法在糖尿病肾病研究中的应用进展.由于相关仪器设备本身分析能力的局限性及数据分析方法不全面,目前代谢组学方法距离临床应用仍有一定距离,但是随着分析技术的不断发展与完善,可以预见代谢组学策略终将可以被应用于糖尿病肾病以及其他疾病的早期诊断并指导相关疾病的治疗.

单一神经囊泡的电分析化学研究

近年来,神经活动过程中化学递质的储存、释放和作用规律成为研究热点。神经囊泡作为执行化学递质储存和释放的主要亚细胞器,一直备受关注。与常见的囊泡分析技术相比,电分析化学方法由于具有较高的时间分辨率和灵敏度,特别是微纳米电极的使用,使电分析化学在单一神经囊泡的分析方面显示出独特的优势。近年来,单囊泡电化学计数法和阻抗脉冲法在单囊泡分析方面的研究进展迅速。单囊泡电化学计数法基于电场作用下囊泡膜在电极表面破裂,可实现单一囊泡内储存神经递质的定量分析。阻抗脉冲法可通过测定囊泡通过微纳米孔时引起的离子电流信号的变化,研究囊泡的尺寸、表面电荷、浓度及柔韧性等参数或特性。本文以单一神经囊泡分析为切入点,介绍了近年来单囊泡电化学计数法与阻抗脉冲法在单一囊泡分析领域的重要进展,展望了这两种方法在神经化学和生物医学等领域的应用前景。

基于凝胶电泳技术的蛋白质复合体研究进展

蛋白质复合体(protein complexes,PCs)在细胞组成及各类生理生化过程中发挥重要而关键的作用,如质膜形成、信号转导、抗原抗体识别、物质运输、能量代谢、蛋白质合成与降解、DNA损伤修复等.但由于其结构的复杂性,分离纯化对PCs的结构与功能研究至关重要;如何保持PCs结构完整性及生物活性是该领域研究的热点问题之一.凝胶电泳技术由于其简便、易操作、经济、高效等特点,在PCs研究中得到广泛的应用.本文概括适用于PCs研究的非变性凝胶电泳和多种电泳级联的方法、特点及相关技术流程,为有效分离PCs提供一定的理论基础和技术参考,并基于此进一步系统性地综述这些技术在细胞、细胞外以及非细胞PCs中的研究进展.凝胶电泳技术在PCs研究中已取得长足进步,但仍有较大的发展空间,例如个性化、模块化、微型化、自动化是其将来发展的主要趋势.可以预见的是,随着凝胶电泳方法与其他联用技术的进一步发展,人们对PCs的了解也将不断加深.

一种适用于胡杨叶片非变性蛋白质提取的方法

为探索适用于胡杨叶片非变性蛋白质的提取方法,以采自内蒙古额济纳旗天然胡杨林中胡杨成熟叶片为材料,采用咪唑法、Bis-Tris法、Tris-HCl法和新构建的Tris-SSAD法4种非变性蛋白质提取策略,分别用于提取胡杨叶片蛋白质样品;随后进行第一维非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(1^(st)-DE:Native-PAGE)。相比之下,只有Tris-SSAD法获得了清晰、条带数目较多的Native-PAGE图谱,且结合第二维变性凝胶电泳(2^(nd)-DE:SDS-PAGE)可成功分离出较多蛋白质复合体亚基或相互作用蛋白质分子,证明了Tris-SSAD法非变性温和提取特性。研究建立并优化了适用于胡杨叶片的非变性蛋白质提取方法,为后续进一步分析蛋白质与蛋白质相互作用及蛋白质复合体功能提供了实验基础。

基于LC-MS/MS联用技术的飞龙掌血生物碱类化学成分分析

目的:采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)联用技术,对飞龙掌血水提液中生物碱类成分进行系统分析。方法:采用(+)ESI-TOF MS-IDA-PI采集模式,0.1%甲酸水-乙腈的流动相系统进行梯度洗脱,流速为0.2 mL/min,柱温为30℃。通过高分辨MS、MS/MS谱分析及其裂解反应解析、数据库检索、对照品比对相结合,系统分析飞龙掌血水提液中生物碱类成分。结果:从飞龙掌血水提液中分析鉴定出生物碱类成分44个,主要包括苄基四氢异喹啉类、阿朴菲类、苯菲啶类等,其中27个成分为首次在该植物中发现。结论:LC-MS/MS联用技术可作为飞龙掌血水提液生物碱类化学成分分析的有效手段。

空气动力辅助离子化质谱组织涂片分析用于胶质瘤异柠檬酸脱氢酶基因状态的快速判别

异柠檬酸脱氢酶(IDH)基因分型对于胶质瘤的精准诊疗具有重要意义。该文将组织涂片用于病理组织代谢物质谱分析的样品前处理,并采用2-羟基戊二酸与花生四烯酸质谱响应强度的比值作为胶质瘤IDH基因状态的判别指标,建立了基于空气动力辅助离子化(AFADESI)质谱技术的胶质瘤IDH基因状态快速判别分析方法。对组织涂片用于代谢物敞开式质谱分析的可行性进行考察和定量方法学验证,结果表明其具有样品分散性好、操作简单快速、代谢物覆盖度高、定量准确度好的优点。受试者工作曲线(ROC)评估显示,其用于胶质瘤IDH基因状态判别的诊断能力良好。组织涂片结合空气动力辅助离子化质谱分析用于胶质瘤IDH基因状态的快速判别有望为胶质瘤精准诊疗提供新的分析手段和技术支持。

基于食管癌体外培养多细胞肿瘤球的紫杉醇药物质谱成像代谢组学研究

体外培养多细胞肿瘤球(multicellular tumor spheroids, MCTS)可以模拟体内肿瘤组织结构与代谢特征,对于研究肿瘤细胞代谢表型及其药物干预机制具有重要意义。本研究构建食管癌MCTS,经紫杉醇(paclitaxel,PTX)普通注射液、紫杉醇脂质体和白蛋白结合型紫杉醇三种剂型分别处理后制备MCTS冰冻切片,采用空气动力辅助解吸电喷雾离子化质谱成像技术(AFADESI-MSI)建立了MCTS质谱成像分析方法,实现了对紫杉醇不同剂型处理后PTX在MCTS中渗透和富集过程的可视化,并对紫杉醇注射液组开展了空间分辨代谢组学研究。结果表明,紫杉醇在MCTS模型中的渗透和富集行为与剂型有关,紫杉醇注射剂给药后MCTS中内源性代谢物变化具有时间和空间特征,最初的0~4 h MCTS代谢变化以中高极性代谢物和一些脂类代谢物的下调为主,主要发生在MCTS中心区域;给药8~72 h, MCTS代谢变化以脂类代谢物上调为主,主要发生在MCTS外周区域。本研究将体内相关性强的MCTS模型与免标记、高灵敏、高覆盖的质谱成像技术相结合,为药物代谢组学研究提供了新的方法策略。

超高效液相色谱-四极杆线性离子阱串联质谱法测定他达拉非原料药中潜在基因毒性杂质的含量

目的建立超高效液相色谱-四极杆线性离子阱串联质谱法测定他达拉非原料药中潜在的基因毒性合成工艺杂质T2的含量。方法采用Waters ACQUITY UPLC-AB SCIEX QTRAP 5500液质联用仪,ACQUITY UPLC HSS T3(2.1 mm×100 mm,1.8μm)色谱柱,以0.02 mol·L^(-1)乙酸铵(含0.1%乙酸)-乙腈为流动相进行梯度洗脱,流速0.35 mL·min^(-1),进样量5μL,柱温25℃。ESI正离子多反应监测(MRM)模式测定,离子对为m/z 427.1→135.0,外标法定量。结果该杂质在0.10~80 ng·mL^(-1)内与峰面积线性关系良好。检测限和定量限分别为25 pg·mL^(-1)和80 pg·mL^(-1),加样回收率在90%~110%,精密度、稳定性试验的RSD值均小于10%,说明该方法适用于他达拉非潜在基因毒性杂质T2的检测。含量测定结果显示,TDLF01、TDLF02原料药中T2杂质含量低于检测限,符合毒理学关注阈值的要求。结论该方法快速、灵敏、准确,可用于他达拉非原料药中潜在基因毒性杂质T2的含量测定。