首屆全國質譜分析學術研討會大會報告（一）

　　2014年4月26日，首屆全國質譜分析學術研討會在北京西郊賓館盛大開幕。本屆全國質譜分析學術研討會由中國化學會、國家自然科學基金委員會聯合主辦，中國化學會質譜分析專業委員會和清華大學化學系/分析中心聯合承辦。來自79個單位的426名科研工作者參加了此次盛會，與會者匯集了院士、杰青、千人、百人等一批優秀人才。會議邀請了十五位從事質譜分析的國內外知名學者作大會報告。26日上午，來自中科院大連化物所的張玉奎院士、來自中科院高能物理研究所的柴之芳院士、來自清華大學化學系的張新榮教授、來自北京大學化學與分子工程學院的劉虎威教授、來自復旦大學化學系的楊芃原教授、來自國家自然科學基金委員會化學部分析化學學科的莊乾坤主任以及來自島津公司的端裕樹博士分別就質譜分析的多個熱點研究問題作了精彩的大會報告。

大會報告全景

中國科學院大連化學物理研究所 張玉奎院士

　　來自中國科學院大連化學物理研究所的張玉奎院士為大家帶來題為《蛋白質組定量新技術新方法研究》的報告。

　　通過對特定生物樣本所有蛋白質在不同狀態下表達的動態變化進行規模化定量分析，對于發現重要生物功能的蛋白質、篩選疾病相關的生物標志物以及尋找藥物靶標等具有重大意義。張玉奎院士在報告中介紹了他在近年的研究中，發展蛋白質組定量的一些新技術新方法。

　　在樣品前處理方面，研究了低豐度蛋白質的選擇性富集問題，研制了多種針對糖蛋白和糖肽的選擇性富集材料，張玉奎院士列舉了 其中一例進行了詳細解說。以參與蛋白磷酸化過程的磷酸腺苷為配基，通過提高配基的親水性提高其對磷酸肽的選擇性，并使材料制備過程簡單易操作。以氨基磁球為基質，以三磷酸腺苷二鈉為配體，戊二醛為交聯劑，通過固載Ti4+，制備了一種粒徑為200nm的基于三磷酸腺苷配基的新型固定化金屬離子磁性材料。酪蛋白：血清白蛋白(1：5000)的酶解產物中仍然能夠鑒定到酪蛋白的磷酸化肽。對鼠肝線粒體中磷酸化蛋白質進行分析，同商品化TiO2材料進行比較，鑒定磷酸化蛋白質數目提高了2倍，在生物學驗證中，磷酸化肽的富集選擇性由目前的60~70%提高到90%以上。MCM2蛋白在Hca-F細胞株中為高表達；與細胞水平的生物學驗證結果一致。

　　在質譜定量分析新方法方面，發展了一種基于準等重二甲基化標記的蛋白質組相對定量新方法。在二甲基化定量方法中，由于核結合能的不同導致的質量虧損，通過高分辨率的質譜可以在MS2分辨這微小差異，進而可以在寬線性范圍內實現蛋白質組的準確定量。試驗使用13 CD2O和NaCNBH3實現Lys-C酶解產物的輕標記；CD2O和NaCNBD3實現Lys-C酶解產物在MS1的重標記。在MS1水平上兩者的分子量接近等重，在MS2水平上利用碎片離子存在的5.84mDa差異即可實現蛋白質組的相對定量分析。采用該方法，定量覆蓋率可以達到99%以上；定量結果與理論值相對偏差低于2%；動態范圍達到2個數量級。此外，該方法可以擴展到高達6重樣品的同時分析，顯著提高了蛋白質組定量分析的通量。

　　在質譜數據處理新方法方面，設計了一級譜峰面積和二級譜碎片離子強度結合的定量方法。將蛋白用Lys-C酶解后分別用CH2O標記，而還原劑選擇NaCNBH3和NaCNBD3，兩者分子量相差4Da，通過放大母離子進入碎裂池窗口實現肽段的同時碎裂。MS1有4Da差異，可以用于定量；MS/MS存在碎片離子對也可用于定量。該方法可以提高傳統單一定量方法的準確度和定量覆蓋率。在生物學驗證中與細胞水平的生物學驗證結果一致。

　　在集成化平臺方面，開發了基于二甲基化標記的集成化蛋白質組定量分析平臺。樣品進行在線酶解后，肽段在C18捕集柱上進行二甲基化標記，并利用LC-MS/MS進行定量分析。生物學驗證中，與細胞水平的生物學驗證結果一致。

　　在提高新型離子源靈敏度上，張院士團隊研發的新型電噴霧質譜源，與商品化離子源做對比，也能將翻譯后修飾肽段的檢測靈敏度提高10倍以上。

　　SDS等去除裝置：張院士課題組研制的SDS等去除裝置，通過中空纖維膜緩沖溶液在線交換接口，實現了鹽濃度、有機溶劑濃度和PH的在線調節；可將樣品中的鹽濃度降低兩個數量級。

中國科學院高能物理研究所 柴之芳院士

　　來自中國科學院高能物理研究所的柴之芳院士帶來了題為《Hybrid MS in metallomics and metalloproteomics：A case study》的報告。

　　柴之芳院士首先講述了金屬組學是一門研究生物體系、尤其是細胞中各種金屬的分布、定位、含量、種態、及其功能的交叉學科。而AD的主要病因是由于纖維狀Aβ肽組成的淀粉樣斑塊的沉淀；Aβ由淀粉樣前體蛋白APP有序分裂產生的40到42氨基酸組成；Aβ纖維化和聚集機理不清，一種機理是Cu和Zn與APP及Aβ作用。柴院士團隊研究目的是：定量研究腦組織中金屬的代謝好變化；同步測定斑塊形成過程中的金屬和蛋白；研究腦組織氧化損傷中金屬的化學種態及其作用。用到的研究方法有SR-μXRF；ICP-MS；SR-XANES；MALDI-TOFMS；ES-MS等。

　　通過利用不同金屬對AD模型鼠的各項實驗研究得出：探測限達0.2-0.5mg/Kg；AD病變過程中銅、鋅和鐵的濃度隨鼠齡而變；AuNP成像法的分辨率和靈敏度高于免疫組化法；尤其對大腦皮層和海馬的界面處，AuNP圖像清楚；Aβ42斑塊主要沉積在皮層額海馬中，這與APP[V717I]轉基因鼠模型的淀粉樣病理學相符。

　　最后柴院士總結道質譜和同步輻射表明Aβ斑塊處Cu和Zn富集，與Aβ共存； Cu+濃度高在海馬等腦組織的損傷中起了重要作用；AD腦中Cu和Zn的自平衡受擾動。

清華大學化學系 張新榮教授

　　來自清華大學化學系的張新榮教授為大家帶來題為《單細胞質譜分析》的報告。

　　據張新榮教授介紹，2013年12月Science雜志專門出了一個專刊“Single-cell Biology”，有三篇分別涉及到酶活性、轉錄和代謝相關的單細胞檢測技術，Nature Methods雜志也把單細胞測序作為2013年的年度方法。

　　張教授提出單細胞分析有兩個缺點：一是細胞中絕大多數分子沒有熒光，因此需要標記，這不利于細胞中未知分子的檢測；二是熒光探針具有一定的波長寬度，在有限光窗下只能檢測3-4種分子，相互沒有干擾。而質譜分析具有無需標記、多組分同時分析、相對和絕對定量、適于代謝組和蛋白組分析的特點。如果將質譜技術應用到單細胞分析中，將會對單細胞分析起到很好的促進作用。而目前質譜單細胞分析還面臨許多困難。

　　張教授的課題組最近兩年也對單細胞質譜分析的方法做了一些初步的探索。包括：金屬探針電噴霧技術研究，提高檢測的靈敏度；SPME用于單細胞樣品的富集分離，用TiO2修飾后的針取樣比用裸針取樣檢測效果要好很多；非接觸式直流脈沖“皮噴霧”離子化實現極小體積樣品的采樣和離子化，不但能夠使樣品消耗速度降低，還有助于目標物和基體分子分離，形成各自譜帶；細胞中甲基化DNA分析、植物細胞樣品分析等應用分析。

　　張教授課題組下一步還計劃在發展方法的基礎上做一些應用。

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北京大學化學與分子工程學院 劉虎威教授

　　來自北京大學化學與分子工程學院的劉虎威教授為大家帶來題為《實時直接分析質譜離子化新技術及其應用》的報告。

　　劉教授課題組近年來針對樣品預處理、分離、檢測技術、數據處理以及應用方面做了許多工作，在報告中主要針對檢測技術方面所做的研究進行了介紹。

　　一、常壓敞開式離子化質譜(AMS)

　　敞開環境下的離子化技術具有操作方便、抗污染、分析物不受樣品類型，形狀，大小的限制、樣品基質影響小、與自動進樣器聯用、靈活耐用等優點。如果提高其靈敏度是一個關鍵問題。AMS有許多模式，劉教授主要針對基于等離子體技術的DART技術進行研究。

　　二、DART離子化新技術

　　為了提高實時直接分析質譜(DART-MS)的檢測靈敏度，發展了等離子體輔助激光解吸附離子化和敞開式表面輔助激光解吸附離子化兩種方法，均可以顯著提高檢測靈敏度。

　　三、DART新應用

　　DART技術可以應用于保健品違規添加西藥的快速篩查、果汁飲料中多種植物激素的快速篩查、NPLC-DART-MS聯用的手性分離、CE-DART-MS聯用的抗基質效應、水中殘留農藥的快速檢測、AMS成像、PANLDI成像、藍細胞脂質組學活體分析等實際應用檢測中。最后劉教授總結到：

　　1、DART-MS在揮發性有機物分析中的應用前景廣闊，特別是揮發性有機物的快速檢測；

　　2、Ambient PAMLDI MS和Ambient SALDI-MS增強了DART MS的靈敏度；

　　3、DART-MS與LC和CE聯用有顯著優點，但檢測靈敏度有待提高，定量最好用國內標法；

　　4、兼有樣品富集和信號增強功能的基質材料是一個發展方向；

　　5、AMS可用于成像分析和活體分析。

復旦大學化學系 楊芃原教授

　　來自復旦大學化學系的楊芃原教授帶來了題為《Exploration of human chromosomes by biomass spectrometry based proteomics with trans-omics》的報告。

　　楊教授首先給我們報告了1985年至2012年HPP歷程，HPP鑒定的蛋白質已覆蓋基因編碼蛋白的50%；HPP已處于拐點，即將開始飛躍式發展；技術上已經突破。這些都說明下一代蛋白質組質譜技術已經成熟。隨后楊教授介紹了離子阱相關技術，在13年推出的高性能質譜，它是Q離子阱，C離子阱和軌道離子阱三個技術的串聯。在2006年，創新C-離子阱，R=6萬；在2009年，改變軌道離子阱結構，R=14萬；在2013年，軌道離子阱復數傅立葉變換技術，R=50萬。

　　楊教授講到色譜-質譜聯用技術可以產生染色體蛋白質組的大數據時，中國以色譜-質譜為核心技術的蛋白質組學已經到了能夠和基因組學一樣產生可靠大數據的時代。

　　蛋白質組質譜大數據還揭示了蛋白組學的中心法則。楊教授給我們分析了蛋白質跨組學的定性信息；每種細胞表達RNA和蛋白的功能情況；組學的中心法則翻譯和轉錄動態范圍的比較。對于缺失基因的蛋白質，怎樣找到缺失蛋白，可以從數據庫中找線索。在胚胎、大腦、睪丸、小腦、和唾液腺等組織器官中由于很少有人研究，缺失蛋白很多未被發現。組織的特異性，儀器低靈敏度和蛋白的低分子量均能影響蛋白的被發現。比如1號染色體缺失的101條蛋白就與蛋白質檢測技術限制相關。

　　最后楊教授報告了蛋白質組學大規模檢測兩個階段的概要分析，肽段發現的總個數有助于蛋白的發現，但由于蛋白數的飽和質譜效率極差受到限制；分析所識別的蛋白和mRNA豐度的相關性，楊教授總結發現新蛋白必須要有新的策略。

自然科學基金委化學部分析化學學科主任 莊乾坤教授

　　來自國家自然科學基金委化學部分析化學學科主任莊乾坤教授帶來了題為《淺談分析化學創新研究》的報告。

　　莊乾坤教授首先給我們報告了分析化學學科發展現狀、分析化學十年發展狀況和中國學者在Analytical Chemistry發表論文統計情況。隨后莊教授講到質譜分析的優勢(與放射和熒光相比，它無需標記，直接獲取未知分子的結構信息；與拉曼光譜相比，它靈敏度高；且有很大的選擇探針的余地，更高的分辨率；它剛剛起步，潛力巨大)和質譜成像技術的優勢。

　　在如何分析化學發展再上一個新臺階方面，莊教授總結道：

　　1.隊伍的發展與壯大。后續資助要“績效掛鉤”；同等情況下與隊伍掛鉤；制藥研究做得好，無論誰或無論在哪個單位都有機會獲得資助。

　　2.研究工目標。從分析化學的研究目標來說，我們一定要追求“3S + 2A”，3S 即Sensitivity,Selectivity,Speediness(靈敏度、選擇性、速度)；2A 為Accuracy,Automatics(準確度、自動化)，這是分析化學永恒的研究主題。

　　3.分析化學研究思路。我們必須首先發現并提出一個科學問題，然后再圍繞這個科學問題開展系列且步步深入的研究工作，這里必須克服那種提出一個方法找個對象驗證一下，然后再提出一個方法，再找個對象試一試的研究思路。

　　4.創新性研究三要素：引入物理學新概念與新技術；創建分析儀器與裝置；瞄準公認的有影響的重大科學問題。

　　5.國際合作的原則是強強合作、平等互惠、以我為主。

　　最后莊乾坤教授介紹了杰出青年基金評審過程：

　　1.項目送審：項目打包、專家挑選、專家回避

　　2.答辯推薦：學部名額分配、專家評審意見

　　3.組織答辯：每個學科3位評委、專家回避到單位

島津企業管理(中國)有限公司的質譜專家 端裕樹博士

　　來自島津企業管理(中國)有限公司的質譜專家端裕樹博士帶來了題為《Fast screening of toxic substance in food, drug and their packing materials using the desorption corona beam ionization source》的報告。

　　端裕樹博士在報告中精彩介紹了島津研發的解吸電暈放電束離子源(Desorption Corona Beam Ionization，DCBI) ，這一不需要對樣品進行預處理的快速檢測離子化方法能夠分析的目標樣品包括大多數市面已知的農藥產品、各類藥物、環境VOC、以及食品添加劑等。DCBI能適應日本島津LCMS-2020和LCMS-8030/8040來改善MS平臺從而達到即時篩選的目的，在識別舊食油、區分假藥，檢測食品包裝材料增塑劑等方面應用卓有成效，證明了該技術是幫助解決食品安全和藥品安全等問題的利器。

　　首屆全國質譜分析學術研討會大會報告(二)