近日，中國(guó)科學(xué)院生物分子高分辨分離分析及代謝組學(xué)研究組研究員許國(guó)旺團(tuán)隊(duì)在納升電噴霧質(zhì)譜直接進(jìn)樣的代謝組學(xué)分析新方法研究方面取得新進(jìn)展，基于納升電噴霧直接進(jìn)樣的高分辨質(zhì)譜（nanoESI DI-HRMS），分別結(jié)合質(zhì)譜信息非依賴采集（DIA）、拼接式質(zhì)譜采集、毛細(xì)管微探針取樣等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模人群樣本代謝組的高通量分析和20個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞脂質(zhì)組的高通量高靈敏檢測(cè)。
色譜-質(zhì)譜聯(lián)用是目前代謝組學(xué)分析的主流方法，但是色譜分離速度限制了其在大規(guī)模樣本分析中的應(yīng)用。直接進(jìn)樣質(zhì)譜（DI-MS）雖然通量高，但面臨著離子抑制效應(yīng)導(dǎo)致代謝物檢測(cè)靈敏度降低、缺少色譜分離使得定性定量困難等挑戰(zhàn)。因此，亟需發(fā)展與DI-MS相配的高靈敏度的質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。
針對(duì)上述難題，該團(tuán)隊(duì)提出了一種基于納升電噴霧直接進(jìn)樣高分辨質(zhì)譜（nanoESI DI-HRMS）的非靶向代謝組學(xué)分析策略：將一級(jí)精確質(zhì)量、同位素分布模式、二級(jí)質(zhì)譜相似度、母離子和子離子強(qiáng)度相關(guān)性等結(jié)合，使代謝物的定性準(zhǔn)確率高于94%；定量方面采用一級(jí)母離子結(jié)合二級(jí)特征碎片離子的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方法穩(wěn)定可靠，2-3分鐘可分析一個(gè)樣品，適合于大規(guī)模樣本的高通量代謝組學(xué)研究。
基于納升電噴霧直接進(jìn)樣高分辨質(zhì)譜的非靶向代謝組學(xué)分析策略
另一方面，傳統(tǒng)的細(xì)胞代謝組學(xué)分析方法通常需要數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，但對(duì)許多稀有細(xì)胞例如循環(huán)腫瘤細(xì)胞、原代腫瘤細(xì)胞、干細(xì)胞等，面臨著細(xì)胞數(shù)不足的問(wèn)題。該團(tuán)隊(duì)在上述工作基礎(chǔ)上，建立了一種基于毛細(xì)管微探針的細(xì)胞取樣、96孔板脂質(zhì)在線提取、nanoESI DI-HRMS拼接式質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集的新方法，實(shí)現(xiàn)了3分鐘內(nèi)從20個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中檢測(cè)19類脂質(zhì)、500多種脂質(zhì)代謝物。該平臺(tái)在生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究中具有應(yīng)用潛力。
基于毛細(xì)管微探針的細(xì)胞取樣、96孔板脂質(zhì)在線提取、nanoESI DI-HRMS拼接式質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集的新方法
相關(guān)工作分別以“A Strategy for Nontargeted Metabolomics Annotation and Quantitation Using a High-resolution Spectral-Stitching Nanoelectrospray Direct-Infusion Mass Spectrometry with Data-Independent Acquisition”和“Lipid Profiling of 20 Mammalian Cells by Capillary Microsampling Combined with High-Resolution Spectral Stitching Nanoelectrospray Ionization Direct-Infusion Mass Spectrometry”為題，發(fā)表在《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry）上。上述工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、大連化物所創(chuàng)新基金、大連化物所-青島能源所融合基金等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01480；https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c00373
