生物代谢产物

5月16日，中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室与三峡大学天然产物研究与利用湖北省重点实验室共建的&ldquo 神农架微生物多样性与代谢产物联合实验室&rdquo 揭牌仪式暨项目合作研讨会在湖北宜昌三峡大学举行。中科院微生物研究所、神农架林区科技局、安琪酵母股份有限公司以及三峡大学相关人员等100余人参加了活动。揭牌仪式由三峡大学生物与制药学院院长陈芳清主持。 　　三峡大学校长助理陈和春在致辞中祝贺联合实验室的成立，指出这是一件&ldquo 顶天立地&rdquo 的大事，符合我国目前科技改革及社会发展需求。三峡大学于2014年成立了生物与制药学院，作为一个学科平台，天然产物研究与利用省重点实验室和真菌学国家重点实验室共建联合实验室，利用三峡这一生物宝库，在国家鼓励创新及院地合作等政策鼓励下，一定会促进研究成果转化、服务于产业。 　　微生物所党委书记李俊雄表示，揭牌仪式标志着联合实验室的正式运行，双方合作正式展开。他介绍了微生物所和真菌室的情况，表示本次合作既是面向世界科技前沿，也是面向国民经济主战场的举措。希望双方研讨碰撞出更多好的计划，合作能够生根发芽开花。 　　李俊雄和三峡大学副校长邹坤、真菌学国家重点实验室主任刘杏忠共同为联合实验室揭牌。 　　揭牌仪式后，双方就&ldquo 植物内生真菌抗肿瘤活性次级代谢产物研究&rdquo 、&ldquo 忍冬木层孔菌子实体人工培育及菌株选育研究&rdquo 、&ldquo 灵芝雌激素样作用活性成分及作用机制项目&rdquo 、&ldquo 神农架地区酿酒酵母及相关酵母的遗传多样性和发酵特性研究&rdquo 四个项目进行了座谈研讨。 　　此次活动是在2014年双方签订的联合实验室合作框架协议的基础上进行和推动的，是在国家深化科技体制改革、中科院创新2020总体谋划以及&ldquo 率先行动&rdquo 计划等要求下，落实研究所围绕科技创新价值链布局的重要体现。 揭牌仪式现场

药物代谢是通过多种药物代谢酶进行生物转化，将药物极性增大通过机体的正常系统再排泄至体外。药物通过代谢器官（主要为肝脏）代谢后，药理活性发生变化可能产生毒副作用，因此药物代谢的研究属于药物的安全性评价的重要一环，并且研究药物在体内的代谢路径，可以为潜在新靶点的发现以及进一步的新药开发提供重要线索。Orbitrap IQ-X专为药物代谢量身定制的数据采集流程和Compound Discoverer软件嵌合的药物代谢高分辨数据处理流程强强联合，让科研小伙伴们从此提高生产力，让代谢产物再无“漏网之鱼”，用最酷的仪器，产生最理想的数据，发最顶jian的paper。诚然，要“一网打尽”药物在机体内转化的代谢产物是很有难度的，首先样品基质很复杂，我们要找的代谢物很可能掩埋在一丛丛响应高大的基质峰里，这个对于仪器的要求核心是超高分辨率，可以将代谢物和基质干扰在分辨率这个维度区分开来，但即便区分开了，我们也希望能高效地采集到所有代谢产物的碎裂谱图；另外基质峰那么多，肉眼怎么可能把数据里的全部代谢产物提出来进一步分析呢？因此对于软件的要求是快速地将代谢产物找到且不漏掉。这两方面的难题分别对应硬件和软件，接下来让我们来瞅瞅高大上的“二强”是如何解决掉这些难题的~Orbitrap IQ-X & Compound DiscovererOrbitrap IQ-X专为药物代谢量身定制的数据采集流程：Orbitrap IQ-X的分辨率高达100万（@200m/z），帮助采集到准确度最da化的质谱图，不仅可以使代谢产物离子和背景干扰离子分离得更开，而且同位素的精细分布信息和二级甚至多级测得的高质量精度的碎片离子质荷比可以给出代谢产物的精zhun元素组成并初步推断代谢产物的碎裂丢失结构单元。比如说对于分子量在500左右的含硫代谢物，分辨率至少设置12万，两个A2同位素峰才能达到分离的效果。另外，实测的12万分辨下的A2同位素的分离图，相比于理论12万分辨率下模拟的同位素分离图来说，由于受到基质的干扰和化合物响应强度不够的影响，A2同位素的分离效果通常要差于理论模拟的同位素分离情况，因此我们在实验中需要对五百左右的含硫代谢物进行准确定性时，需要分辨率设置至少12万，如果分子量超过500，需要的分辨率就更高了。另一个让人难以望其项背的功能是首次推出Real-Time Library Search——实时谱图库搜索的智能MS3触发功能，此功能开发的基础在于代谢产物与母药具有结构相似性，结构相似性体现在质谱谱图上，就是代谢产物和母药的碎裂谱图存在共有碎片；开发的目的在于自动化、高效地获取代谢产物的二级甚至多级信息。实时谱图库搜索的智能MS3触发功能直接嵌合在采集方法模版中，方法设置中一键拖拽即可加载这个采集流程。从示意图中可以看到它是实时地将扫描的二级谱图与母药的标准品谱图库进行相似度匹配，对具有共有碎片的二级谱图中独有的碎片离子触发MS3碎裂谱图的采集，MS3触发可精zhun定位可能的药物代谢物的母离子，简化数据分析的同时，也为代谢产物的结构鉴定提供二级谱图甚至多级谱图信息。（点击查看大图）Compound Discoverer软件嵌合的药物代谢高分辨数据处理流程Compound Discoverer（简称CD）软件在药物代谢产物筛查这块功能非常完善，示意图中分别标注了基于质量亏损过滤（filter by mass defect，MDF）的非目标代谢物的查找模式和目标代谢物查找模式。非目标代谢物查找模式中，基于母药和代谢物结构类似，具有共同特征二级碎片离子的特点，对所有MDF过滤查找出的潜在目标代谢物再进行特征碎片离子搜索，匹配上特征碎片的代谢物就会标记class coverage得分，匹配上的二级碎片越多，该化合物的class coverage分数越高。目标代谢物查找模式是基于给定母药的分子式，根据选择的代谢反应库进行代谢物搜索。CD软件写入了常见的一相和二相代谢反应（见示意图），并支持自定义代谢反应的写入，在目标代谢物查找模式中，可对所有查找到的代谢物以及其二级碎片进行代谢反应解析和结构注释。（点击查看大图）另外CD软件3.2版本（及以上版本）支持中性丢失的搜索，CD软件中引入了常见的特定中性丢失片段，也支持自定义中性单元，可以将丢失特定中性碎片的代谢产物快速搜索出来。（点击查看大图）最常见的代谢物鉴定流程以m/z 482.19391为例，示意图如下，首先进行一级同位素模式匹配（图b），绿色标注的为匹配上的同位素峰；其次与母药二级谱图比对进行碎片离子解析，图c为m/z 482.19391的二级原始谱图与母药二级谱图的镜像对比图，图中质谱峰标注为蓝色对应的碎片离子为母药或其碎片可通过代谢反应产生，标注为绿色对应的二级碎片为与母药相同的碎片离子，标注了颜色的碎片离子均会注释结构和相对应的代谢反应，大大有利于代谢物的结构推测。（点击查看大图）小结Orbitrap IQ-X的高分辨性能、独一无er的采集方式配备CD软件的全面代谢物查找模式中，创新代谢产物采集模式，提高代谢产物查找模式的丰富性，全面覆盖代谢产物查找范围，即便在复杂基质中也能轻松应对未知代谢产物的查找和鉴定。如需合作转载本文，请文末留言。

新药研发就是与时间赛跑，如何加速药物筛选，提升样品前处理效率？7月27-28日，德祥科技将于化学加（2023济南）第四届中国医药CMC产业链技术交流暨企业家科学家高峰论坛发布旗下Genevac浓缩新品设备——Genevac EZ-2 4.0 Bionic自动化机型，以AI技术解放双手，开启浓缩合成新体验。扫描上方二维码立即报名！根据世卫组织指出，全球每年大概有70万人死于抗生素耐药性，而这个数量还在逐年攀升。那什么是抗生素，为什么需要和细菌赛跑？ 1.抗生素开发有待加速青霉素是90多年前发现的*种抗生素，它的发现是人类医药史上的重要里程碑。抗生素出现之前，细菌感染是导致死亡和许多外科手术失败的主要原因。然而，由于抗生素的滥用导致许多细菌产生耐药性。更令人担忧的是，新型抗生素研发的速度远远追不上细菌产生耐药性的脚步，所以加快开发能够杀死耐药细菌的新型抗生素至关重要。2.抗生素的生物合成抗生素是指由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物。研究者们开始尝试新的方法，利用生物合成学技术，使微生物在实验室进行培养、改进和修饰，对微生物产生丰富多样的次级代谢产物进一步纯化分离，以寻找出新型抗菌、抗肿瘤的天然药物。3.微生物次级代谢产物的分离纯化在微生物的次级代谢产物中包含了多种结构不同的有效成分，需进行分离、纯化、鉴定。目前制备型高效液相色谱(HPLC)是分离纯化微生物的次级代谢产物十分常见的方法之一。其特点是——分离效率高，分离纯度高。图1：HPLC馏分纯化过程为了鉴定其代谢产物化合物的结构，通常需要浓缩、干燥HPLC馏分，然后才能通过质谱（MS），核磁（NMR）或红外（IR）光谱技术进行分析，鉴定*产物的结构和筛选活性物质及机理研究，而浓缩的效率直接影响着检测结果的准确。图2：抗生素筛选流程图4.Genevac助力筛选新型抗生素 客户案例 Bactobio公司Genevac已有用户——Bactobio公司，致力于细菌培养和新型抗生素的筛选，成功将微生物培养率从不到1%提高到15% [1] [2]。蒸发溶剂是他们筛选抗生素的一个关键步骤，需花费大量的时间浓缩来各种各样的样品，因此他们选择了SP Genevac EZ-2 4.0真空离心浓缩仪，极大地提高了工作效率。7月28日-29日，在由化学加网主办的（2023济南）第四届中国医药CMC产业链技术交流暨企业家科学家高峰论坛上，德祥科技将在13号展位为到场近千名来宾全方位展示EZ-2 4.0真空离心浓缩仪及新品EZ-2 4.0 Bionic自动化机型。 5.新品发布：Genevac EZ-2 4.0 Bionic自动化机Genevac EZ-2 4.0 Bionic自动化机型提出了从电脑设计配方，到实验室方法验证，甚至于放大到生产，都可以通过电脑控制运行，并由机械臂实现样品的转移。优势一：AI自动化技术Bionic系列机型开放系统平台，可以联动 AI 技术，利用计算机模拟和算法预测药物分子的化学性质、生物活性和潜在毒性，再到设备进行验证，从而加速药物筛选和优化的过程。优势二：实现快速连续浓缩采用Bionic自动化离心浓缩设备，可以实现对于原料、溶剂等快速且连续的浓缩，批次间复现性好，质量可控性高。优势三：*浓缩，控温定时采用Bionic自动化离心浓缩设备可以很好的运行浓缩程序、温度和时间以实现样品的保护，并且达到理想的处理效果。6.GenevacEZ-2 4.0 真空离心浓缩仪 图3：Genevac EZ-2 4.0真空离心浓缩仪真空离心浓缩系统可以克服高通量微生物代谢产物和产品纯化实验室中HPLC馏分中样品干燥的瓶颈。主要优势：优势一：具有高通量和自动化的设计SP Genevac推出全新第四代真空离心浓缩仪，其高通量和自动化的设计，可以在短时间内完成数十甚至数千个后续纯化过程，大大提高了工作效率。确保快速、简单、安全地去除各类有机溶剂和腐蚀性酸。优势二：具有样品温度保护功能细菌的代谢产物中，有部分生物活性物质对温度较为敏感，EZ-2 4.0真空离心浓缩系统样品温度保护功能，以保护有价值的样品。通过红外灯间接加热，使样品始终处于低温条件。整个蒸发过程通过智能蒸发软件持续监控并控制样品温度，确保样品不会因为过热而被破坏。优势三：Dri-pure技术Dri-pure技术有效防止暴沸，避免样品交叉污染； 图4.1：未使用Dri-Pure 图4.2：使用Dri-Pure优势四：可避免样品转移带来的损失通过SampleGenie定量浓缩套装可以将样品直接浓缩到2mL小瓶中，避免样品转移带来的损失，并可以节约浓缩时间，以方便后续处理； 图5：SG定量浓缩套装优势五：无人化运行简单易用简单易用， 仅需简单步骤：放置样品-选择方法-运行，系统即可实现无人值守运行和过夜运行。优势六：快速冻干法（LyoSpeed&trade ）LyoSpeed可快速冻干HPLC馏分。 图6：LyoSpeed快速冻干法德祥科技德祥集团成立于1992年，总部位于香港特别行政区。作为卓科学仪器供应商和服务商,德祥服务于大中华区和亚太地区，每年都为数以千计的客户提供全套解决方案。公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。作为深耕科学仪器行业的供应商与服务商，德祥现已服务于政府、高校、科研、制药、检测、食品、医疗、工业、环保、石化以及商业实验室等众多领域。公司目前在亚太地区设有13个办事处和销售网点，3个维修中心和1个样机实验室。2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度*代理商”、“年度最高销售奖”等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为*的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每*都在使这个世界变得更美好！Genevac英国Genevac是德祥科技旗下代理品牌之一。英国Genevac公司成立于1990年，隶属SP Scientific旗下，一直专注于研究和生产各种离心蒸发浓缩设备，其产品广泛应用于生命科学、制药、化学、分析等领域。参考文献：[1]EZ-2Series.SPScientific.(2019). https://www.spscientific.com/Products/Centrifugal_Evaporators___Sample_Concentrators/Genevac/EZ-2_Series/EZ-2_Series/[2]Bactobio www.bacto.bio

当我们提到GABA（γ-氨基丁酸）的时候我们会想到什么？GABA是一种主要的抑制性神经递质，调节神经元间的通讯。在大脑之外，在肠道、脾脏、肝脏和胰腺中也检测到了GABA这种神经递质的存在【1,2】。但是GABA在免疫系统中是否会“跨界”发挥作用还不得而知。2021年11月3日，日本横滨理化研究所Sidonia Fagarasan研究组发文题为B cell-derived GABA elicits IL-10+ macrophages to limit anti-tumour immunity，发现B细胞来源的GABA诱导巨噬细胞从而限制抗肿瘤免疫反应，为免疫系统中除了细胞因子和膜蛋白之外的小分子代谢产物的免疫调节功能提供了新的见解。小分子水溶性代谢产物不仅是细胞内生物化学反应过程的重要中间产物，也是释放到细胞外环境中的“信号分子”，从而影响临近的细胞【3-5】。淋巴细胞受到多种受体和可溶性小分子代谢产物的调节，但是仍然有很多小分子代谢产物的功能尚未被了解清楚。因此，作者们希望能够找出其中发挥关键调节作用的水溶性代谢产物，该代谢产物可能作为环境线索发挥作用从而介导免疫细胞之间的相互作用。为了找出参与免疫系统的小分子水溶性物质，作者们对处于稳态以及激活状态淋巴细胞中进行水溶性代谢产物的分析。这两种淋巴细胞之间有200种左右的代谢产物存在显著的不同。其中主要涉及的代谢特征的不同是丙氨酸、天冬氨酸以及谷氨酸通路的差异，另外嘌呤和嘧啶代谢以及三羧酸环也与免疫激活密切相关。在这些代谢产物中，一个以前被广泛认为在神经系统中发挥作用的因子GABA引起了作者们的兴趣。先前并没有研究表明B细胞能够产生GABA，因此GABA在免疫系统中的作用也很不清楚。首先，作者们确认了免疫系统中的B细胞的确是GABA产生来源，并且通过对GABA合成的关键酶分析发现小鼠和人类B细胞中GAD67（Glutamate decarboxylase 67）而非GAD65的表达水平会上升。该结果说明无论是小鼠还是人类中谷氨酸的代谢的确能够刻画B细胞谱系的变化。那么B细胞中所产生的GABA是如何在免疫系统中发挥作用的呢？为此，作者们采用了MC38结肠癌模型，该模型中B细胞已经被证明通过抗原非特异性机制抑制抗肿瘤T细胞反应【6】。作者们发现B细胞缺乏的小鼠品系中肿瘤的生长比野生型的肿瘤控制的更好。另外，与接受安慰剂的小鼠相比，植入缓释GABA颗粒会导致B细胞去除的小鼠肿瘤生长显著增加。通过加入GABA受体激动剂木防己苦毒素，作者们发现会限制肿瘤的生长并提高肿瘤浸润性CD8+T细胞的细胞毒性活性。因此，作者们发现减少GABA或影响GABA受体信号通路会增强细胞毒性T细胞反应和抗肿瘤免疫，而分泌GABA使宿主对肿瘤生长产生免疫耐受。那么GABA影响免疫功能系统的细胞生物学机制是如何的呢？先前的研究表明肿瘤相关巨噬细胞（Tumour-associated macrophages，TAMs）可以抑制抗肿瘤免疫反应。作者们发现GABA影响巨噬细胞生理的过程，促进向抗炎表型极化的反应。进一步地，作者们想知道GABA如何调节巨噬细胞。研究表明TAMs起源于单核细胞（Monocytes），因此，作者们猜测GABA是通过影响单核细胞向巨噬细胞的分化来调节巨噬细胞的。为了验证这一假设，作者们将GABA加入到培养基中，发现会导致细胞数量增加、细胞存活增加同时也促进抗炎巨噬细胞特征因子FRβ（Folate receptor β）的表达。基因转录本分析也证明细胞周期相关以及叶酸代谢相关的基因出现了明显地上调。因此，作者们确认GABA促进具有抗炎特性的巨噬细胞的分化、扩张和存活。进一步地，为了确认B细胞中GABA的作用，作者们构建了特异性在B细胞中敲除GAD67的小鼠品系，发现条件性失活GAD67后会导致B细胞中GABA含量显著降低，而且发现B细胞产生的GABA会显著限制抗肿瘤T细胞反应。总的来说，该工作发现作为代谢产物以及神经递质的GABA会通过激活的B细胞被合成和分泌出来，作为细胞间相互交流的线索影响机体免疫系统的响应。该工作说明B细胞谱系产生的小分子代谢产物具有炎症调节的作用，可能会成为未来免疫反应调节的药物靶点。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04082-1

p 皂苷是许多中草药如人参、远志、桔梗、甘草、知母和柴胡等的主要有效成分之一，药理研究表明皂苷类成分具有抗菌、抗肿瘤、调节机体代谢及免疫、治疗心血管疾病和糖尿病等的生物活性。采用现代化学，药理学，生物学，医学，生物信息学等多学科研究方法，对常用中药及复方进行系统的化学成分，体内过程，配伍规律，作用机制等研究，阐明药效物质和作用机理；将中药有效物质及其配伍研制成为疗效确切，安全性高，有效成分清楚，作用机理明确，质量可控，剂型先进，服用方便的现代中药；同时探讨有效成分的生源途径和生物合成。诠释中医药理论，创制现代中药，促进中药现代化和国际化。 /p p 　　采用色谱-质谱连用法进行皂苷体内代谢产物分析，为阐明中药的治病机制提供有利的证据。液相色谱-质谱联用(LC/MS)技术是一项集高效液相色谱HPLC的高分离性能与串联质谱的高灵敏度、高专属性优点于一身的生物分析技术，它不需要分析物之间实现完全的色谱分离，其多窗口检测功能允许同时对多个成分进行定量分析。 /p p 　　中草药及其方剂成分复杂，HPLC与UV或DAD检测器相联接，对于单个色谱峰仅能提供保留时间及紫外吸收等信号，而对未知成分所能提供的结构信息相当有限。色谱峰的指认必须有对照品，而大多数中药化学成分的对照品很难获得，而对于体内中药药物分析，一般的检测技术也难以满足给药后血药浓度的测定要求。 /p p 　　HPLC/MS的应用可以集HPLC的高分离效能与串联质谱的高灵敏度、高专属性的优点于一体，，并能够给出被测组分的分子量信息，通过多级串联质谱分析，还可以得出被测物质的结构信息。 /p p 　　1、液相色谱串联质谱法进行人血液中伪人参皂苷代谢产物分析 /p p 　　建立液相色谱串联质谱法测定人血浆中伪人参皂苷GQ浓度。在血浆样品中加入适量内标，以乙酸乙酯萃取后采用Waters Xevo TQSLC-MS/MS进行分析。采用Poroshell 120 EC C8色谱柱(2.1 mm× 50 mm,2.7μm)，柱温40℃，以甲醇-10 mmol· L-1醋酸铵水溶液(80∶20)为流动相，流速0.3 mL· min-1 采用多反应离子监测(MRM)的扫描模式，以电喷雾离子源(ESI)在负离子电离模式下进行测定。 /p p 　　该方法的线性范围为2.500~5000 ng· m L-1，最低定量限为2.500 ng· m L-1，日内、日间精密度均小于15%，准确度在85%~115%之间，萃取回收率约9%~11%，基质效应约66%~73%，稳定性考察结果良好。药动学试验结果表明，静注伪人参皂苷GQ 120 mg· 次-1，每日1次，连续用药5 d后，达峰时间为2 h，半衰期约10 h。试验第1 d和第5 d主要药代动力学参数基本一致，计算蓄积系数分别是RC max=0.964± 0.099，和RAUC=0.965± 0.181，两者均接近1。 /p p 　　该方法适用于伪人参皂苷GQ的人体药代动力学研究。在此给药方案下,伪人参皂苷GQ在人体内没有明显蓄积现象，连续给药不影响伪人参皂苷GQ的人体药代动力学过程。 /p p 　　2、LC-MS/MS进行大鼠血液中丫蕊花皂苷代谢产物分析 /p p 　　采用高效液相-串联质谱(LC-MS/MS)法测定大鼠血浆中丫蕊花皂苷G的含量，并研究其在大鼠体内的药动学特征。方法采用Phenomenex Luna C18色谱柱(150 mm× 2 mm,3μm)，流动相为乙腈-水(含0.1%甲酸)，流速0.2 mL· min~(-1)，以人参皂苷Rg3为内标 分别于大鼠尾静脉注射丫蕊花皂苷G 0.25、0.5、1 mg· kg-1，给药后于不同时间点采血，经固相萃取法处理后，采用上述LC-MS/MS法测定血药浓度 采用DAS 3.0软件、非房室模型拟合药代参数。结果 0.01~1.0μg· m L-1丫蕊花皂苷G与峰面积的线性关系良好，方法学考察均符合要求 大鼠静脉给药后的血浆药动学参数为:t1/2=3.447± 0.898 h、MRT0-∞=4.568± 1.075 h、CL=0.858± 0.171L· h-1· kg，AUC、Cmax随给药剂量的增加而等比增大，符合线性药动学特征。此方法简便、灵敏,结果准确,适用于大鼠血浆中丫蕊花皂苷G的含量测定及其药动学研究。 /p p 　　也有研究者采用HPLC-ESI-MS/MS方法对血塞通注射液中皂苷进行定性定量分析。还有研究者采用加压溶液萃取法(PLE)与HPLC-DAD-MS技术测定人参叶和人参中9种皂苷及2种聚乙炔醇类化合物(人参环氧炔醇，人参醇)，这是一种快速检测中药的方法，对于控制人参的质量很有帮助。 /p p 　　建立可靠的分析方法是进行药物体内代谢产物分析的前体，随着现代色谱联用技术的发展，体内多微量代谢产物的分离、鉴定已经成为了一个连续过程。尤其是LC-MS样品前处理简单，一般不要求水解或衍生化处理，运用LC-MS技术不仅可以避免复杂繁琐的分离、纯化代谢产物的工作，而且可以分离鉴定难以辨识的体内痕量代谢产物。 /p p /p

p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " strong 仪器信息网讯 /strong 近日，美国化学会(ACS)旗下著名蛋白组学杂志Journal of Proteome Research在线发表上海交通大学系统生物医学研究院吕海涛团队最新研究成果”Cell metabolomics reveal berberine inhibited pancreatic cancer cell viability and metastasis by regulating citrate metabolism“。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 190px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/d6dfcd64-14b5-47ac-94a2-289e1fac6377.jpg" title=" 微信图片_20200814144125.png" alt=" 微信图片_20200814144125.png" width=" 600" height=" 190" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " 胰腺癌作为人类恶性化程度最高的肿瘤之一，除了其发病的隐匿性严重制约其早期预警诊断，此外，临床缺乏有效的治疗候选药物，多数参考药物都呈现较高的耐药性。因此， strong 临床对于治疗候选药物的需求十分紧迫，中药源功能天然产物或许是一个全新选择。 /strong /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 595px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/0951da35-6465-4eb2-9224-b19f8ed41415.jpg" title=" 11111111111111111.png" alt=" 11111111111111111.png" width=" 600" height=" 595" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " strong 小檗碱亦称黄连素 /strong ，是从中药黄连中分离的一种季铵生物碱，是黄连抗菌的主要有效成分。近年来，国内外大量报道初步证实，小檗碱对多种肿瘤具有治疗潜力，有很高的成药性。 span style=" text-indent: 2em " 该团队所开发的 /span strong style=" text-indent: 2em " 精准靶向代谢组学方法(Precison-Targeted Metabolomics, PTM) /strong span style=" text-indent: 2em " ， /span strong style=" text-indent: 2em " 结合多种细胞生化表型分析方法 /strong span style=" text-indent: 2em " ， /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 112, 192) " strong 目标从细胞代谢角度认知小檗碱是否通过调控胰腺癌细胞的程序化代谢，而发挥抑制肿瘤细胞生长，诱导其凋亡，和抑制其细胞侵袭的系统作用，为其后续成药性研究奠定靶向基础。 /strong /span br/ strong /strong /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 112, 192) " strong /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 1084px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/5a837485-9e45-4e04-ab61-82cec781cc5e.jpg" title=" 22222222222222.png" width=" 600" height=" 1084" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 22222222222222.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 269px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/213cff37-3b14-4e98-b40a-b7e2ffa86998.jpg" title=" 333333333333333333.png" width=" 600" height=" 269" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 333333333333333333.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 615px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/cb6fe0d7-f949-4184-87d7-5fdb154ebdab.jpg" title=" 444444444444444.png" width=" 600" height=" 615" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 444444444444444.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 325px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/b0c9b8b2-d1db-4fe9-b25b-8b0585bea0ef.jpg" title=" 555555555555555.png" width=" 600" height=" 325" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 555555555555555.png" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " 通过细胞代谢组和RNA Sequencing整合研究，该团队初步发现， strong 小檗碱能够诱导胰腺癌细胞(Panc-1)线粒体损伤，并可能通过靶向调控Citrate Metabolism 而影响其分解代谢和膜转运, 直接或间接干预下游脂肪酸的合成与表达 /strong ，进而发挥抑制胰腺肿瘤细胞生长，促进其凋亡，和抑制其侵袭转移的作用。 span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 112, 192) " strong br/ /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 834px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/c3d42104-7ccb-480f-abe8-3aade9f8774e.jpg" title=" 6666666666.png" alt=" 6666666666.png" width=" 600" height=" 834" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 608px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/4d7bc3fe-ba05-4b85-bc0c-db250468c8c3.jpg" title=" 77777777777777.png" alt=" 77777777777777.png" width=" 600" height=" 608" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　更多的体内外功能研究正在进行中，用以确证小檗碱治疗胰腺癌的核心作用，和评价其成药性，该研究至少从细胞代谢角度对其抑瘤活性和作用规律从全新的Mitochondria Associated Citrate Metabolism角度进行了有效阐释，这将为胰腺癌的治疗设计和新药开发提供全新靶点。同时，本研究有效展示细胞代谢组学(Cell Metabolomics)整合其它生物化学表型分型方法，是一个简便和有效的研究策略，可用于天然产物生物功能的快速评价与初步揭示，为结构多样化中药源天然产物(TCM derived natural products) 有目标性的成药性研究奠定前瞻性基础。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 原文链接： a href=" https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.0c00394" target=" _blank" https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.0c00394 /a /span /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " 研究团队： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/00278697-3a50-4cbd-8b39-5f1ac505e215.jpg" title=" 吕海涛.jpg" alt=" 吕海涛.jpg" width=" 300" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center line-height: 1.75em " 上海交通大学 吕海涛研究员 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify line-height: 1.75em " 吕海涛，生药学博士，现任上海交通大学系统生物医学教育部重点实验室研究员/课题组长，博士生导师，交通大学绿色通道引进高层次人才，QUT校长特聘教授席国际人才基金获得者，交通大学功能代谢组科学实验室主任，国家重点研发计划课题负责人，澳门科技大学兼职教授/博士生导师。2009年获得黑龙江中医药大学生药学博士学位（直攻博)，师从王喜军教授。2009年至2013年先后在美国爱因斯坦医学院， 华盛顿大学医学院和麻省理工学院从事博士后完成博士后训练，合作导师Peter C. Dedon 教授等。近五年，主持国家重点研发计划课题1项，国家自然科学基金面上项目2项等10余项目课题，获得省部级科技进步奖2项。先后在Mass Spectrometry Reviews, Journal of Proteome Research，Pharmacological Research, Liver International和Molecular & amp Cellar Proteomics等权威杂志发表SCI检索论文47篇。国内外著名学术机构和学术会议邀请报告40余场次，作为分会执行主席主持国际学术会议5次。兼任中国生物物理学会代谢组学分会副秘书长等；同时兼任权威植物药杂志Phytomedicine副主编(IF 4.3)，Frontiers in Microbiology 副主编 (IF 4.3)，以及Pharmacological Research (IF 5.9)顾问主编，Acta Pharmaceutica Sinica B& nbsp (IF 7.1)和Proteomics& nbsp (IF 3.25)等权威SCI杂志的编委和青年编委，国家自然科学基金和澳大利亚NHMRC基金会评审专家 。 /p

仪器信息网讯，2009年11月7日，由中国质谱学会有机质谱专业委员会与中国分析测试协会联合举办的“2009年中国有机质谱年会”在北京成功召开，会议为期三天，出席会议人数达300人。仪器信息网作为特邀媒体也应邀参加。 　　此次质谱年会为与会代表准备了丰富的报告内容，内容涉及生命科学、医学、药学、环境科学中的质谱应用研究以及质谱仪器研发的新技术、新进展等。仪器信息网将进行系列报道。 　　药物代谢研究属于外源性代谢研究，其是新药研发中的重要环节，在药物发现中是开发可行性评价的依据 在药物开发中是安全性评定的依据。目前，药物代谢研究面临的挑战是：完整性，不丢失代谢产物的信息 准确性，不产生假阳性结果。 中科院上海药物研究所钟大放研究员 中科院上海药物研究所钟大放研究员利用UPLC/Q-TOF鉴定代谢产物，首先通过UPLC对生物样品或体外孵化物（肝细胞、重组酶等）中的代谢产物进行分离，并通过Q-TOF MS 检测而获得精确分子量和碎片信息，接着用MetaboLynx去烷基化预测及MDF数据处理检测代谢产物，最后用MassFragment推测代谢物的结构。在报告中，钟大放研究员以抗肿瘤新药甲磺酸氟马替尼及抗心律失常药胺碘铜为例，详细介绍了此方法用于代谢研究的过程与结果。 　　钟大放研究员认为母体药物和代谢物的质谱裂解特点值得特别的关注 以UPLC/Q-TOF为平台，利用多级质谱方法，可获得完整的代谢产物信息，从而检测到更多的代谢物数目 酶水解与空白样品对照是排除假阳性干扰的必要步骤 获得代谢物对照品才能最终确认代谢物结构。

在药物发现早期阶段，代谢产物鉴定是确保药物安全性和有效性的关键步骤，但传统方法费时费力，面临诸多挑战： 难点一：耗时的手动分析 — 传统方法需要数小时甚至数天来分析药物的代谢产物。 难点二：数据解读复杂 — 由于基质背景和代谢过程复杂，如果缺乏经验难以快速准确识别代谢产物。 Mass-MetaSite — 一款专为小分子和肽类药物代谢产物鉴定而设计的专业软件，能有效解决上述难点。Mass-MetaSite工作流程Mass-MetaSite软件特点 效率提升 软件利用液相色谱-质谱(LC-MS)、紫外(UV)等数据，将分析时间从数小时缩短至几分钟，而且支持高通量批量处理，加速药物研发流程。 自定义方法 根据代谢体系，选择合适代谢反应途径，实现个性化分析。智能结构预测 自动为色谱峰分配化学结构，利用先进的算法(Site of Metabolism, SoM)提供同分异构体代谢位点预测，并打分，简化结构鉴定流程。 碎片预测 对母药和代谢产物的二级碎片进行结构归属，提升鉴定准确性。 自动生成结果 一键生成详尽报告，省去繁琐手动整理。 大分子处理能力 特别提升对寡核苷酸、大环肽(MCP)等大分子的处理，分子量覆盖高达50,000 amu。 了解更多内容 Mass-MetaSite: High-Throughput MetID (moldiscovery.com) Using Mass-MetaSite and WebMetabase to Process HDMSE Data Acquired on the Vion IMS QTof Mass Spectrometer | Waters Ion Mobility-Enabled Metabolite Identification of Tienilic Acid and Tienilic Acid Isomer Using Mass-MetaSite and WebMetabase | Waters

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 自质谱成像技术于二十世纪80年代前半期诞生以来，至今为止不断持续着技术改革，并被广泛运用于以新药研究和代谢产物研究领域为首的众多领域中。如今仍以提升灵敏度和空间分辨率、重现性等为目标，不断进行着技术改良。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 同时，也开发出多种离子化所需的基质，如何从这些基质中选出适用于检测目标化合物的基质成为重点。 span style=" text-indent: 2em " 除基质选择外，其涂布方法也会对分析结果造成很大影响，因此，现有多个应用于检测目标化合物的基质涂布方法正在研究中。大致可分为喷雾法和升华法两种方法，两种涂布方法均有自己的优缺点，现阶段经常会同时使用两种方法。本公司开发了能控制基质膜厚的基质升华涂布装置iMLayer（图1），对涂布方法进行研究。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 我们针对以往难以重结晶的基质9AA，开发了升华后重结晶的方法，并在此进行报告。此外，还将对小鼠肝脏中低分子量代谢产物的MS成像结果示例进行介绍。 /p p style=" text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em " ——R.Yamaguchi, E.Matsuo, T.Yamamoto /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 1、不同基质涂布方法对MS成像分析造成的影响 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 基质涂布方法对基质的结晶形成和MS成像分析造成的影响如表1所示。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 与升华法相比，通过喷雾法生成的基质的结晶较粗，并可能因样本中所含成分的渗漏导致空间分辨率降低。均匀性较差，基质溶液干燥后结晶时会依赖湿度和温度等周围环境，因此重现性也会变差。另一方面，样本中所含化合物的提取效果较好，可能提高检测灵敏度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 相比之下，升华法具有结晶较细、难以渗漏、均匀性好、重现性良好的特点，是高空间分辨率成像所不可或缺的方法。但相对的，其样本中成分的提取效果不佳，在灵敏度上可能存在不利的一面。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 实际的测量灵敏度依赖于检测化合物的结构。例如，在分析磷脂质等时，采用升华法便具有足够的灵敏度，诸如胺碘酮等药物可以足够的灵敏度完成MS成像（参考应用文集B61）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 另一方面，在检测小鼠肝脏等器官中含有的ADP 和ATP 等低分子量代谢产物时，通过升华法进行基质涂布，由于没有任何提取效果，无法得到足够的灵敏度。因此，绝大多数例子都是通过喷雾法涂布9AA来实施MS成像，但其空间分辨率相对较低。于是，我们对将DHB和CHCA上使用的升华后重结晶法涂布9AA所需的条件进行了研究。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0178e2f4-5edd-42fd-ab37-3b27f1e3173b.jpg" title=" 微信截图_20200619165723.png" alt=" 微信截图_20200619165723.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图1 基质升华装置iMLayer /p p style=" text-align: center " 表1 基质涂布方法对结晶形成和MS成像分析造成的影响 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/962223c2-c637-4894-9498-e953c6d6b688.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2、基质升华后重结晶法 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 对9AA进行升华后重结晶。如图2所示，将含有5%甲醇的滤纸和升华处理后的样本放入相同容器中，于37℃的恒温环境下静置5分钟。此时，滤纸中的5%甲醇蒸发，渗入样本中，在提取样本中化合物的同时会使少许9AA结晶溶解。之后将其真空干燥器内干燥10分钟，使溶解的9AA进行重结晶。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b1b946ad-81b9-4670-bd42-0b2b1b03f739.jpg" title=" 33333333333333.png" alt=" 33333333333333.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 图2 9AA升华后重结晶的方法 /span /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8767d240-e8eb-44fc-8470-cff5822571a1.jpg" title=" 444444444.png" alt=" 444444444.png" / /p p style=" text-align: center " 图3 成像质谱显微镜iMScopeTRIO /p p style=" text-align: center " 表2 iMScope i TRIO /i 测量参数 /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/69636f83-0667-4f8a-a02b-4d1c757bc977.jpg" title=" 55555555555.png" alt=" 55555555555.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 3、使用升华后重结晶法提高MS成像灵敏度 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对9AA升华后重结晶的小鼠肝脏样本，使用成像质谱显微镜iMScope& nbsp i TRIO /i （图3），根据表2的参数进行质谱成像分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对比升华法进行基质涂布样本与升华后重结晶样本的分析结果、比较其分析区域的平均质谱图（图4）。仅采用升华法时、能强烈检测到基质9AA的峰（m/z 385.14）（图4▼），基本上检测不到低分子量代谢产物的峰，但通过实施升华后重结晶，使来自低分子量代谢产物的峰强度增加（图4▼等），确认其提升检测灵敏度的效果。此外，其他多个低分子量代谢产物的MS图像，通过升华后重结晶的处理，能够获得更为清晰的MS图像（图5）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 针对难以重结晶的9AA开发的升华后重结晶方法，充分利用升华法的优势成功实现了无损且高灵敏度的MS成像分析。 /p p span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0bbf3127-6052-4b6a-af7e-a0c6fc57f542.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: center " 图4 质谱图（升华法和升华后重结晶法的比较） /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/de208828-8702-40d6-8202-037e64b3f190.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: center " 图5 MS图像（升华法和升华后重结晶法的比较） /p p br/ /p

此次推出的生物转化解决方案采用了首款实现商用的蛋白质分解产物自动鉴定软件，能够加快代谢物和分解产物的鉴定速度。马萨诸塞州弗雷明翰 （2017 年 3 月 29 日） 全球知名的生命科学分析技术公司 SCIEX 今天宣布，其不断壮大的药物发现和开发解决方案家族再添新成员。常规生物转化解决方案和高级生物转化解决方案采用 SCIEX 全新的 MetabolitePilotTM 2.0 软件。这些全新的解决方案能够实现小分子代谢和生物制剂分解代谢研究的自动化，并且可以加快研究速度。两种解决方案均具备自动化结构解读、高级处理选项和抗体偶联药物 (ADC) 分析模板等功能，可以提供直观的代谢数据处理，从而提高常规和全面代谢物鉴定研究的效率，并节省成本。生物转化研究是小分子和大分子药物开发的必要组成部分。无论研究人员是迫切需要在药物发现中找到软点并确定代谢物，还是希望有十足把握确定药物开发中所有可检测的代谢物或多肽分解产物，SCIEX 都能提供可以满足科学家要求的集成式解决方案。SCIEX 的常规生物转化解决方案由 ExionLC™ AD 系统、X500 系列 QTOF 系统（四极杆飞行时间）平台和 MetabolitePilot 2.0 软件组成。SCIEX 操作系统的用户界面简单易用，能帮助制药研究人员简化小分子和大分子的高通量代谢物鉴定与软点分析。该解决方案可以鉴定化合物的主要代谢物，并以尽可能简单的方式向化学家和生物学家报告，能够迅速、准确地完成高通量筛选，从而缩短项目周期。SCIEX 的高级生物转化解决方案在 SCIEX TripleTOF® 6600 系统上使用客观公正的 SWATH® 采集技术，只需一次进样就能开展深入、全面的代谢/分解代谢研究。如今，利用 MetabolitePilot 2.0 软件，需要全面鉴定分子的所有代谢物和生物转化产物的制药研究人员能够实现代谢物和分解产物数据的自动化处理，这样就可以高度精确地鉴定传统小分子代谢物和复杂生物制剂分解产物的结构。“截至目前，在进行生物制剂分解代谢研究时，客户可以选择的处理软件并不多。此外，数据处理和解读通常都是手动进行，耗时耗力。这些采用 MetabolitePilot 2.0 软件的新型解决方案能够对生物制剂分解代谢数据进行智能处理。”SCIEX 制药/CRO 业务高级总监 Farzana Azam 说，“通过结合使用 SWATH 采集技术，研究人员只需一次进样就能完成分析，并且可以实现样品的全面覆盖。这让他们有信心不漏掉任何重要的低水平含量代谢物/分解产物。生物转化解决方案提供灵活的选择，不但可以快速鉴定代谢物和分解产物，而且能够进行更深入的代谢和分解代谢研究，还可以实现快速处理。”要详细了解如何革新生物转化研究和探索 SCIEX 的生物转化解决方案，请访问：sciex.com/biotransform###SCIEX 简介SCIEX 帮助科学家和实验室分析人员寻找解决方案来战胜他们面临的复杂分析挑战，从而改善我们生存的世界。凭借在毛细管电泳色谱和液相色谱-质谱行业的全球领导地位和世界一流的服务与支持，公司成为全球数以万计的科学家和实验室分析人员值得信赖的合作伙伴，这些人员主要从事基础研究、药物研发、食品和环境检测、法医学及临床研究工作。SCIEX 拥有 40 多年的创新历史，擅长通过倾听客户心声和理解客户不断变化的需求，开发可靠、灵敏且直观的解决方案，不断重新定义常规和复杂分析可以实现的成果。有关详细信息，请访问 sciex.com。SCIEX 社交帐号：Twitter： @SCIEXnews、LinkedIn、Facebook。仅限研究使用，不可用于诊断程序。RUO-MKT-12-4947-AAB Sciex 以 SCIEX 的名义开展业务。© 2017 AB Sciex.本文涉及的商标均归 AB Sciex Pte.Ltd. 或其各自的所有者所有。AB Sciex™ 的使用已获得许可。联系信息 Stacey Sicurella SCIEX 全球公关和品牌经理 stacey.sicurella@sciex.com 508-688-7958编辑跟进 Patrick Farrell Sniper Public Relations（代表 SCIEX） pfarrell@sniperpr.com 603-583-5488

合成生物学正在引领第三次生物技术革新，其作为底层技术将驱动多个领域的创新发展，包括医药、食品、农业、材料、环境甚至信息存储等。合成生物学是生物学工程化高度交叉的前沿学科研究域，包含几个不同的研究层次：认识生命、改造生命和创造生命；要想实现其终极目标，还需要在生命本质探索及相关技术的不断创新与应用上持续深入。我们将紧跟合成生物学领域的前沿研究进展，为大家系列解读该领域的最新科研成果。本期分享植物酶功能研究新方法，酶功能的深入认识将为下一步异源设计细胞工厂提供重要依据。研究成果来自中国科学院深圳先进技术研究院合成基因组学研究中心的赵乔研究员课题组在 Molecular Plant 上发表的题为“Glycosides-specific metabolomics combined with precursor isotopic labeling for characterizating plant glycosyltransferases”的研究论文[1]，为大家介绍一种特异针对糖基化合物的代谢组（glycosides-specific metabolomics，GSM）和同位素标记前体化合物示踪（precursor isotopic labeling，PIL）相结合的方法，可以高效、准确鉴定糖基转移酶（glycosyltransferases，GTs）在植物体内的产物，解析 GTs 在特定代谢通路中的作用。该方法极大缩小了目标化合物的范围，在糖基化合物定性、方法可靠性方面较传统生化手段或非靶向方法有较大提升，为植物糖基转移酶的功能解析提供了新手段。专家解读核心信息赵乔研究员中国科学院深圳先进技术研究院合成所合成基因组学研究中心主任。于美国俄亥俄州立大学植物系 Iris Meier 实验室取得博士学位后，在美国 Noble Foundation 美国科学院院士 Richard Dixon 实验室从事博士后研究。主要研究领域是植物天然产物的合成以及调控机制。已在该领域取得了一系列重要的成果，共发表 SCI 论文 30 余篇，累计他引 1500 次，其中第一或通讯作者的文章发表在包括 Molecular Plant、PNAS、Plant Cell 以及 Trends in Plant Science 等国际专业期刊上。“植物的次生代谢物种类繁多且修饰丰富，其中糖基化修饰在提供结构基础的同时也为其多样化的生物学功能发挥了重要作用。为了有效鉴定糖基化过程，需要使用高分辨质谱进行非靶向的特异性代谢组学研究，同时结合同位素标记来跟踪不同糖苷代谢物在突变体中的示踪结果以分析 UGTs 的功能，进而全面表征植物糖基化修饰的次级代谢物，为拓展天然化合物的高效生物合成提供依据。”酶功能研究及植物次级代谢产物鉴定的挑战植物中含有丰富的次级代谢产物，种类超过 40 万种。糖基化是一种常见的修饰方式，赋予化合物复杂且多样的结构，形成种类繁多的糖基化产物。糖基化修饰可以改变相应苷元的催化活性、溶解性、稳定性及其在细胞中的定位，在调节激素的稳态平衡，外源有害物质解毒，抵御生物和非生物胁迫中都发挥着重要的作用。同时，糖基化修饰可以改变天然产物的药理活性和生物利用率等性质，这些糖苷类化合物是天然药物的重要来源。植物 UGTs（UDP 糖基转移酶）以多基因家族的形式存在，它们能够利用不同的糖基供体，糖基化多种多样的植物小分子化合物。目前的研究多数集中在生化功能的确定上，UGTs 具有底物杂泛性和催化杂泛性，同一个 UGT 在体外可以催化结构不同的底物，且不同的 UGTs 可以识别同一种的底物。此外，由于植物体内的底物可得性和特殊且复杂多变的细胞环境，这些通过生化方法对 UGTs 活性、生理功能等的研究结果往往不能反映 UGTs 在植物体内的真实功能。GSM-PIL 方法实现对植物糖基化修饰次级代谢物的高效、准确鉴定非靶向特异性代谢组学（GSM）：基于内源碰撞诱导解离（ISCID）的中性质量丢失模式建立非靶向特异性代谢组学方法，以对糖基化修饰的次级代谢物进行针对性分析。该 GSM 方法可将受到 UDP 糖基转移酶（以 UGT72Es 为例）影响的代谢物范围从 1000 种缩小至 100 个。同位素标记前体化合物示踪（PIL，代谢流）：使用同位素标记的苯丙氨酸前体对 UGT72E 在特定的苯丙氨酸代谢通路中的作用进行示踪分析，可进一步将目标产物范围缩小到 22 个。图 1. GSM-PIL 方法解析 UGT72Es 在植物体内的功能GSM-PIL 方法的适用性及可靠性通过 GSM-PIL 方法，不但可以鉴定到已发表的两种木质素单体糖基化产物，还发现 UGT72E 家族参与植物苯丙烷通路中其他 15 种化合物的糖基修饰作用。进一步通过 UGT72Es 的体外酶活分析，植物内源基因过表达以及遗传互补等实验证实 UGT72Es 对这些化合物的糖基化作用，验证了 GSM-PIL 方法的可靠性。同时，该研究还发现了 UGT72Es 在植物体内对香豆素的糖基化作用，进而在植物碱性缺铁胁迫环境下发挥重要作用。最后，通过 UGT78D2 的功能解析，展示了 GSM-PIL 方法的普遍适用性。高分辨质谱结合数据高效提取软件协助 GSM-PIL 方法建立为了确保糖基化修饰的次级代谢物以及同位素示踪化合物的的高效检测，本研究采用安捷伦 6546 QTOF LCMS 系统进行数据采集；进一步结合 MassHunter、Profinder 数据处理软件对代谢组和同位素示踪数据进行有效提取和解析。图 2. 基于高分辨质谱的 GSM-PIL 方法建立 结 语 综上，基于液相-高分辨质谱的 GSM-PIL 方法可以高效解析 UGTs 在植物体内的功能。相对于传统一对一“钓鱼”式地探索 UGTs 功能，GSM-PIL 方法可以“捕鱼”式地一网打尽 UGTs 的产物，全面鉴定未知的底物或糖基化产物，解析 UGTs 在植物中未知的生理功能，揭示了植物中的糖基化网络比我们想象中更复杂。同时该方法可用于探索其他代谢途径，帮助人们进一步了解、进而利用植物合成途径，为拓展天然化合物的高效生物合成提供依据。参考文献：[1] Jie Wu, Wentao Zhu, Xiaotong Shan, Jinyue Liu, Lingling Zhao and Qiao Zhao. Glycosides-specific metabolomics combined with precursor isotopic labeling for characterizating plant glycosyltransferases. Molecular Plant 15, 1517-1532.

p 　　合成生物学以工程化设计理念，对生物体进行有目标的设计与改造，形成生物技术颠覆式创新，有望为破解人类面临的资源、环境等领域重大挑战提供新的解决方案。植物天然产物合成是合成生物学的重点研究方向。1月31日，中国科学院天津工业生物技术研究所与云南农业大学合作，首次实现治疗心脑血管疾病的中成药灯盏花素全合成的最新研究成果，以Engineering yeast for the production of breviscapine by genomic analysis and synthetic biology approaches为题，在线发表在Nature Communications上。 /p p 　　灯盏花在云南地区民间被用于治疗瘫痪已有上千年历史。灯盏花素具有扩张脑血管的作用，可用于治疗缺血性脑血管疾病，如脑血栓以及由脑栓塞、脑溢血等所致后遗症瘫痪病人。由于临床应用效果显著，1995年灯盏花素制剂被列为全国中医医院急诊科治疗心脑血管疾病的必备中成药。2005年，纯度更、高安全性更好的灯盏花素注射液获得国家药监局审批。目前，该类药品市场价值已接近50亿元。 /p p 　　天津工生所研究员江会锋带领的新酶设计与酵母基因组工程研究团队、云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心，与云南省药用植物生物学重点实验室主任杨生超团队合作，利用合成生物学和生物信息学技术，从灯盏花基因组中筛选到灯盏花素合成途径中的关键基因(P450酶EbF6H和糖基转移酶EbF7GAT)，并在酿酒酵母底盘中构建灯盏花素合成的细胞工厂。通过代谢工程改造与发酵工艺优化，灯盏花素含量达到百毫克级，具有较高产业化价值。天津工生所、云南农业大学和昆明龙津药业股份有限公司已就灯盏花素规模化生产和药物转化研究，达成产、学、研一体化合作意向，将共同推进微生物合成灯盏花素的产业转化。 /p p 　　心脑血管疾病已成为人类生命健康的最大威胁，其发病率和死亡率已超过癌症而跃居世界第一。中国老年人心脑血管病发病率高达30%，随着我国社会人口老龄化日趋严重，心脑血管类药品的需求正在迅速增加。该项技术成果将有可能将传统农业种植生产方式转变为规模化工业发酵生产路线，可大幅降低灯盏花素的生产成本，推广后可惠及数亿心脑血管病人。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 论文题目： /strong /span /p p 　　Engineering yeast for the production of breviscapine by genomic analysis and synthetic biology approaches /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " /span & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 001.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/noimg/0c721400-54b6-4e2e-96d4-1e8cfcf77037.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 图1.灯盏花素合成途径 图2.基因筛选流程 图3.代谢工程改造与发酵 /strong /span /p p /p

• Ryan De Vooght-Johnson概述一个巴西分析小组开发了一种新的多巴胺和血清素尿液代谢产物的HPLC方法，并用它来评估儿童的锰暴露情况。该方法最终有助于早期识别和治疗有锰中毒风险的儿童。锰暴露对神经系统的影响阿尔茨海默病和帕金森病是影响认知和运动功能的神经退行性疾病。这些疾病的症状可能与锰中毒的症状重叠，锰中毒是一种因接触高水平锰而引起的疾病。然而，这些条件之间存在一些关键差异。帕金森病是由大脑中产生多巴胺的细胞死亡引起的，而阿尔茨海默病与大脑中淀粉样蛋白斑块和tau缠结的堆积有关，两者都是不可逆转的。锰中毒是由暴露于高水平的锰引起的，锰是一种在环境中自然存在的金属，也用于一些工业过程。锰中毒最常见于矿工、焊工和电池制造商等暴露在高锰尘中的行业。锰中毒也可能发生在暴露于环境中高水平锰的人身上，例如空气污染或受污染的水。然而，一旦暴露源被消除，症状通常会消退。锰中毒、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症都会导致体内神经递质多巴胺和血清素水平的变化。多巴胺和血清素代谢时分别产生高香草酸（HVA）和5-羟基吲哚乙酸（5-HIAA）。这些神经递质代谢物很难在生物流体中检测到，因为它们的浓度非常低，因此需要灵敏和选择性的方法来检测它们。巴伊亚联邦大学（巴西）的科学家最近报道了一种新的灵敏HPLC方法，该方法使用电化学检测来测量尿液中的HVA和5-HIAA水平。研究人员随后在已知接触锰的儿童和对照组中测试了这种新方法。使用氢氧化钠将尿液样本的pH调节至6-7，然后加入内标物（对香豆素）。将样品装载到强阴离子交换SPE柱上，然后用氢氧化钠水溶液和甲醇洗涤，然后用酸化的甲醇洗脱分析物。将样品干燥并重新溶解在甲醇中，准备注射到HPLC系统中。HVA和5-HIAA标准品用于定量。分析在具有Waters 2465电化学检测器的Agilent 1260 Infinity HPLC上进行。该探测器设置在壁射流布置中，具有玻璃碳工作电极和Ag/AgCl参比电极原位Ag/AgCl（ISAAC）。Waters Symmetry C18柱用于梯度模式下的分离。该方法根据巴西国家卫生监督局（ANVISA）指南进行了验证，LOD分别为4和8 μmol/L，回收率为85～94%，线性良好（R20.99）。HVA和5-HIAA水平无显著差异接触锰的儿童的代谢物水平与对照组没有显著差异，均在预期的生理范围内。尽管在这种情况下没有发现锰暴露的任何影响，但尿HVA和5-HIAA的新方法是有效和敏感的，应该有助于诊断改变这些排泄代谢产物水平的疾病。相关链接Cardoso MS, Rocha AR, Souza-Júnior JA, Menezes-Filho JA. Analytical method for urinary homovanillic acid and 5-hydroxyindoleacetic acid levels using HPLC with electrochemical detection applied to evaluate children environmentally exposed to manganese. Biomedical Chromatography. 2023. https://doi.org/10.1002/bmc.5699 Guilarte TR. Manganese and Parkinson’s Disease: A Critical Review and New Findings. Environmental Health Perspectives. 2010. https://doi.org/10.1289/ehp.0901748 作者简介•Ryan De Vooght JohnsonRyan是一名自由科学作家和编辑。在获得仪器和分析方法硕士学位后，他在制药行业担任过各种分析开发职务，之后担任编辑职务。作为委托编辑，他创办了两本与分析化学和药物相关的期刊《生物分析》和《治疗药物》，并管理了许多其他期刊。他现在是一名自由科学作家和编辑，以便有更多的时间陪伴家人、骑自行车和分配。本文来源：Wiley Analytical Science Magazine . Sensitive HPLC method for dopamine and serotonin metabolites used to assess manganese exposure in children供稿：符 斌

仪器信息网讯 我们知道细胞内的生命活动由众多基因、蛋白质、以及小分子代谢产物来共同承担，而上游的(核酸、蛋白质等)大分子的功能性变化最终会体现于代谢层面，如神经递质的变化、激素调控、受体作用效应、细胞信号释放、能量传递和细胞间通讯等，所以代谢组处于基因调控网络和蛋白质作用的网络的下游，所提供的是生物学的终端信息。因此科学家们常说，基因组学和蛋白组学告诉你可能发生什么，而代谢组学则告诉你已经发生了什么。　　代谢组学(Metabolomics)是20世纪90年代末期发展起来的一门新兴学科，是研究关于生物体被扰动后(如基因的改变或环境变化后)其代谢产物种类、数量及其变化规律的科学。代谢组学着重研究的是生物整体、器官或组织的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或者外在因素的影响及随时间变化的规律。代谢组学通过揭示内在和外在因素影响下代谢整体的变化轨迹来反映某种病理生理过程中所发生的一系列生物事件。　　8月12日，仪器信息网举办了“2021年代谢组学技术及应用新进展”主题网络研讨会，聚焦代谢组学的前沿应用，包括其在生物医学以及食品科学领域的最新进展。（点击了解会议的回放视频）　　在科学家们不断努力开发高覆盖率的组学方法的同时，代谢组学和脂质组学的整合正成为一种新兴的机制研究方法。代谢组和脂质组的整合提供了一个完整的代谢图谱，使全面的网络分析能够识别疾病病理中的关键代谢驱动因素，有助于研究脂质和其它代谢产物在疾病进展中的相互联系。　　复旦大学生命科学学院/人类表型组研究院的唐惠儒教授团队的主要研究是代谢表型组，也就是小分子代谢物的定量组成及变化规律。通过结合核磁共振波谱、质谱及量子化学计算等多种技术，实现准确测量人类血液、尿液和唾液等样品中代谢物的绝对结构，定量它们的浓度及其变化规律。　　本次会上唐教授作了题为《脂蛋白代谢组定量揭示病理生理内涵》的报告。　　脂蛋白是脂质成分在血液中存在、转运及代谢的形式。脂蛋白代谢更是通过肝脏、肠道等大量器官参与的活动，如果代谢出现紊乱可引起一些严重危害人体健康的疾病。脂蛋白组分的定量方法常用的有核磁共振波谱法以及质谱法等。报告介绍了唐教授团队在脂蛋白代谢组定量揭示病理生理研究的最新工作进展，其团队当前正在进行的研究：通过分析10余个独立队列5万余人血浆/血清健康人群各脂蛋白亚类及组分的参比浓度范围，希望能够进一步定义什么是健康人。　　中国科学院大连化学物理研究所刘心昱副研究员作了题为《代谢组学在重大疾病诊疗中的应用》的报告。　　肝癌是严重影响我国人民健康的恶性肿瘤，早期无明显临床症状，发展快且易转移。报告介绍了刘心昱团队针对肝癌的早期筛查缺乏可靠标志物的问题，利用代谢组学技术全景解析了肝癌代谢紊乱，揭示了肝癌发生过程中的代谢重编程过程，发现并验证了肝癌早期诊断标志物。针对肝癌术后易复发转移，建立基于代谢小分子的风险预测模型，有效的预测肝癌患者术后复发转移风险。中国医学科学院北京协和医学院药物研究所贺玖明研究员作了题为《质谱成像空间代谢组学与脑科学研究》的报告。　　大脑是结构最复杂的器官之一，主要功能与其微区的分子相互作用密切相关。大脑的小分子调节机制对理解中枢神经功能、精神疾病机理和药物研发有很大的帮助。动物的认知过程和行为控制均依赖于脑部强大的中枢神经网络——神经连接体。目前，科学家对脑部小分子网络的研究仍有不足。　　分子成像技术是研究大脑中DNA、RNA、蛋白质和代谢产物的强大工具。质谱成像技术(MSI)是一种检测大脑中蛋白质、代谢物和脂质物质的高灵敏度和高通量的分子成像技术，在肿瘤边缘诊断、肿瘤生物标志物发现、药物分布和机理阐述等领域有广泛的应用。　　报告介绍了贺玖明团队开发的一种空间分辨代谢网络作图方法、高通量AFADESI-MSI方法和代谢组学策略，及其最新研究进展。中国检验检疫科学研究院的张九凯研究员作了题为《基于质谱的代谢组学及其相关衍生技术在食品真实性鉴别中的应用》的报告。　　随着食品产业全球化布局进程的加快和食品供应链不断延长和复杂化，经济利益驱动的食品掺假现象日益凸显。以代谢组学为代表的组学技术能够针对食品中的尽可能多的代谢产物，从整体角度进行定性定量分析，为食品真实属性鉴别研究提供了一种新兴的研究工具。近年来，随着检测技术的发展，代谢组学产生了很多衍生技术，包括脂质组学、挥发组学和风味组学等。　　报告介绍了代谢组学及其相关衍生组学技术在食品物种及品种鉴别、产地溯源、品质分级和掺假掺杂识别等真实属性鉴别研究，为进一步保证食品质量安全、保障消费者利益提供了技术支撑。

时间：2010年9月17日 　　地点：上海新国际博览中心W2号馆，W2-M2会议室 　　主办单位：德国亥姆霍兹联合会有机化学研究所有机化学与分析部 　　演讲嘉宾：Dr. Schmitt-Kopplin 　　参会方式：免费注册参会 　　网址：http://www.a-c.cn/ac/0126_1.html 　　现代分析工具中分子靶向和非靶向方法的应用能够快速而准确地进行诊断和监控治疗效果，因此被广泛应用于健康和环境科学中。代谢组学方法主要研究代谢反应，将过去的基因组学、蛋白质组学和转录组学等组学分支整合起来，是目前发展极快的学科。 　　从传统的人类健康定义出发，代谢组学主要对代谢过程中产生的中间物和最终产物的小分子(代谢分子)浓度进行测定。测试对象主要是各类生物样本和体液如尿液、唾液、血浆、组织样本等 甚至一次简单的呼吸(呼出气体的浓缩物)也能反映出健康状况。同样，该方法也可用于环境科学中对给定系统中的所有小分子在不同层面上进行历史记录，囊括生命体的代谢分子和他们所有的生物/非生物转化物的情况。目前，有机体代谢物的总数量仍然不甚清楚 科学家们的预计数量从几千到二十万甚至一百万不等，但有可能即便是百万级的估量也显得保守。如果我们把非有机物生存必需的植物和细菌等的代谢物(亦称次级代谢物)算进去，这个数据就会更加庞大。代谢物的可能数量远远大于对应的基因数量，因此，目前我们的代谢物数据库最多收纳了其总数的2%。在有机系统环境中的情况则更为复杂，因为生物和非生物的成岩反应使化学空间增大，就会产生更多类型的化学物。对代谢物进行分子层面上的系统分析需要使用分离技术、光谱学和光谱测量技术等高解析度分析手段。 　　本演示将主要讨论： 　　- 定义、靶向和非靶向方法 　　- 代谢组学中的仪器分析 　　- 生物信息学/对新工具的需求 　　- 在生命科学和生物技术中的应用 　　- 圆桌讨论： 代谢组学的“需求”和“接下来做什么”? 　　重点话题包括CR-FT/MS (Schmitt-Kopplin)、NMR (Hertkorn)、LC-MS² (Xu)和数据统计方法(Lucio) 　　相关文章： 　　Rosselló-Mora, R., Schmitt-Kopplin, Ph. Et al. ISME Journal, (2008), 2 242-253. 　　Suhre, K. and Schmitt-Kopplin, Ph. Nucleic Acid Research, 2008 doi: 10.1093/nar/gkn194 　　Leon, C., Schmitt-Kopplin, Ph. et al Journal of Chromatography A, 2009, 1216(43), 7314-7323. 　　Gougeon, R.D., Ph. Schmitt-Kopplin et al. PNAS (on cover), 2009 vol. 106(23) 9174-9179. 　　Liger-Belair, G., Schmitt-Kopplin, Ph. Et al. PNAS (on cover), 2009, 106(39) 16545–16549 　　Jansson, J.K., Schmitt-Kopplin, Ph. Et al PLoS one 2009, 4(7) e6386. 　　Peñ a, A., H, Ph. Schmitt-Kopplin et al ISME Journal. 2010 in press 　　2010年慕尼黑上海分析生化展(analytica China 2010) 　　时间：2010年9月15日-17日 　　地点：上海新国际博览中心 (上海市浦东新区龙阳路2345号)， W1-W2馆 　　更多同期活动： 　　第五届上海国际分析化学研讨会 　　“蛋白质组学与疾病”专题研讨会 　　色谱技术中德论坛：复杂样品的分离分析 　　FDA/EU认证：实验室质量控制 　　样品前处理技术及其小分子化合物的液相色谱-质谱分析 　　代谢组学在生物技术和生命科学上的进展 　　展商技术交流会 　　主办方联系方式： 　　慕尼黑展览(上海)有限公司 　　赵晨光　洪燕 　　电话：86-21-2020 5500 　　传真：86-21 2020 5688 　　邮箱：zhao.chenguang@mmi-shanghai.com hong.yan@mmi-shanghai.com 　　网站：www.a-c.cn

记者21日从中科院海洋研究所获悉，该所研究员张鑫课题组和孙超岷课题组共同合作，基于共聚焦显微拉曼技术，通过三维定量成像实现了长期、近实时、非破坏性的微生物监测，对微生物生长和代谢情况进行可视化及定量分析，为未来分析微生物原位生物过程提供了新思路。研究成果近日发表于《微生物学谱》上。固体培养基培养的菌落的三维定量成像示意图 课题组供图记者了解到，张鑫课题组在之前的工作中，观测到我国南海冷泉环境中单质硫含量丰富。随后，孙超岷课题组发现了冷泉细菌Erythrobacter flavus 21-3可以高效氧化硫代硫酸钠生成单质硫，张鑫课题组通过拉曼光谱鉴定后发现单质硫结构为环状S8，研究成果发表在生物学领域权威期刊《国际微生物生态学会杂志》。后续两个课题组合作将E. flavus 21-3及其突变株布放到深海冷泉喷口附近进行原位培养，证实该菌株在深海原位环境中也能形成硫单质，相关成果发表在国际生物学期刊《微生物学》，为解释我国南海冷泉喷口广泛分布硫单质的成因提供了重要理论依据。E. flavus 21-3在高氧条件下的三维拉曼成像分析 课题组供图由此可见，微生物是深海硫形成和循环的重要贡献者，其介导的硫代谢的研究对于了解深海硫循环至关重要。然而，由于深海环境极端复杂，采样困难、微生物难于分离培养等因素，以及缺少对硫元素的形成的近实时无损的监测方法，深海微生物的原位探测面临巨大挑战。目前，主要通过经典的生物和化学方法研究硫元素的生成过程，例如X射线吸收近边结构、高效液相色谱、透射电子显微镜、离子色谱法或化学计量法等。但是，这些方法主要通过取样来获知特定时间点的微生物代谢情况，不能在不破坏样品的前提下连续监测其在时间尺度上的代谢过程；并且，其中一些方法样品制备复杂，会破坏细胞的原位真实性；也可能会出现取样不均匀及污染的情况，导致难以实现连续的原位观察。因此，亟需新的方法突破此瓶颈。低氧条件下E. flavus 21-3的三维拉曼成像分析 课题组供图共聚焦显微拉曼三维成像技术拥有低成本、快速、无标签和无破坏性的优势，具有将定性、定量和可视化完美结合的潜力，为我们解决相关问题提供了新的思路。因此，为证明此技术的潜力，研究团队构建了一套固态基底上微生物群落拉曼三维定量原位分析方法，将光学可视化与拉曼定量分析相结合，可在时间和空间两个维度上无损定量表征微生物群落代谢过程。该技术已成功应用到深海冷泉细菌E. flavus 21-3硫代谢过程的原位监测。据介绍，基于拉曼三维成像进行体积计算和比率分析，课题组对不同环境下的菌落生长和代谢进行了量化，发现了生长和代谢方面不为人知的细节，为厘清深海冷泉生物群落中广泛分布的硫单质成因提供了重要技术支持。“据我们所知，这是首次尝试长期监测菌落在固体培养基中生长的原位无损技术。我们能够快速确定代谢产物，推断反应发生的途径，并快速筛选产硫细菌。由于这一成功的应用，不仅证明了该方法在未来对微生物原位过程的可视化及定量分析的潜力，也为研究深海中附着在岩石沉积物等固体表面上的微生物提供了新的思路。”张鑫对《中国科学报》表示。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院A类战略性先导专项、中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目、泰山青年学者计划等项目联合资助。

生物制造将生物体作为细胞工厂，以基因工程、代谢工程、合成生物学等前沿生物技术为基础，利用菌种、细胞、酶等生命体生理代谢机能或催化功能，通过工业发酵工艺，规模化生产目标产物，将生物质（生物体或其代谢产物形成的可再生资源）原料转化为生物产品，相较于传统制造具有绿色、环境友好等显著优势，正成为推动社会经济可持续发展的重要方向，广泛应用于化工、材料、能源、食品等重要工业制造领域。21世纪是生物学的世纪，生物制造作为覆盖面最广、渗透力最强的颠覆性技术，正在成为重塑未来经济形态的决定性力量。生物制造有望占全球制造业1/3，达到30万亿美元市场，未来10-20年间生物技术将为全球每年带来2-4万亿美元的直接经济效益，但目前仅有小于6%化学品真正实现了生物制造（麦肯锡全球研究院）。究其原因，主要是由于人类对微生物细胞调控规律以及发酵过程规律认识的局限性，对其应用过程中产生的大量数据分析挖掘不充分，这极大地限制了整个生物制造产业的跨越式发展。在生物制造的过程中，微生物代谢工程通过精确调控微生物的代谢途径，优化生物合成过程，极大地提升了目标产物的产量和纯度；而微生物发酵工程则利用微生物的发酵能力，在控制条件下进行高效转化，生产出各种有价值的生物产品。这两大工程技术的结合，对生物制造产业的发展起到了至关重要的作用。某调查数据显示，2020年已有134个现代微生物制造的工业化案例，其主要发酵产品产值约为140多亿美元，预计2029年全球微生物发酵技术市场规模将达到8354.2亿美元，在药物、食品、化工等行业中均有广泛的应用。为帮助广大科研工作者及时了解微生物代谢工程与发酵工程的前沿学术、技术进展，及在生物制造产业中的应用。仪器信息网将于2024年6月28日举办“微生物发酵与代谢工程前沿技术及应用”网络主题研讨会。点击报名《《《报告嘉宾：发酵工程篇邢新会报告题目：《合成生物学表型测试生物反应器及其装备化研究进展》邢新会，1992年获得东京工业大学博士学位，2000年被聘清华大学“百人计划”教授，加入化工系，工作至2022年8月。2019年6月至今担任清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院长聘教授、执行工作副院长。长期从事生物化工、高通量生物育种技术与装备、合成生物技术、酶工程、循证健康工程、糖类药物及天然活性肽创制等研究。积极推进科研成果转化，多项技术实现了产业化应用，取得了显著的社会、经济和环境效益。已在国内外学术刊物发表论文350余篇，获得发明专利100余件，其中20余项专利实现了产业化应用。参与制定5项生物育种国家标准。担任十余种国内外学术刊物副主编或编委。近年获得5项省部级和国际级奖励或荣誉。报名参会庄英萍报告题目：《生物反应器与智能生物制造》庄英萍，女，研究员，博导。现任华东理工大学国家生化工程技术研究中心（上海）主任、生物反应器工程国家重点实验室常务副主任，中国化工学会生物化工专委会副主任委员，上海市微生物学会副理事长；曾任华东理工大学生物工程学院院长，“863”生物医药领域工业生物技术主题专家。长期从事发酵过程优化与放大研究，曾承担“973”课题等项目，目前在研“绿色生物制造”重点研发“生物反应器与智能生物制造”项目，在智能生物制造方面，从过程传感、数据科学和智能决策等方面取得突破，并在20余个企业应用推广。报名参会方柏山报告题目：《微生物发酵过程智能调控与代谢通量分析》厦门大学闽江学者特聘教授、博士生导师；厦门市合成生物学重点实验室创始主任。先后于1982年1月和2000年9月获得浙江大学和天津大学化学工程专业学士和博士学位；分别于1991~1993年留学斯图加特大学、2000~2001年留学德国生物技术研究中心、2018年12月作为高级研究员访问了华盛顿大学；曾任华侨大学材料科学与工程学院（原名化工学院）院长、中国微生物学会生化过程模型化与控制专业委员会副主任；现任中国微生物学会酶工程专业委员会委员、中国生化与分子生物学学会工业生化与分子生物学分会常务理事、中国生物工程学会合成生物学专委会委员、中国科技产业促进会微生态医疗专业委员会常务理事、福建省化工学会监事长、福建省生化与分子生物学学会副理事长等；获“全国优秀教师”、“福建省教育名师”、“全国石油和化工行业教学名师“等称号。以通讯作者身份于Nat Catal，AIChE J、Biotechnol. Bioeng等期刊上发表论文百余篇，独著《生物技术过程模型化与控制》等多部。报名参会江会锋报告题目：《DNA生物合成技术及应用》从事新酶改造设计研究，通过自然元件解析和人工元件构建，创建了紫杉烯等天然产物异源合成细胞工厂，搭建了Kb级DNA生物合成仪，实现了CO2从头合成人工淀粉路线，已在Science、Molecular Plant，Nature Communications、ACS Catalysis、PLoS Biology、Green Chemistry、ACS Synthetic Biology等刊物上发表SCI论文60余篇；申请专利40余项；曾获2018年天津市杰出青年基金；2019年国家自然科学基金优秀青年基金；2020年云南省科学技术进步奖特等奖；2021年度中国科学院年度团队；2022年天津市自然科学特等奖。报名参会田平芳报告题目：《基于碱基编辑改造微生物代谢途径》田平芳，男，博士，教授，博士生导师，2003年自浙江大学博士毕业后到北京化工大学生命科学与技术学院任教，美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）访问学者，美国佐治亚大学（UGA）高级研究学者；研究方向为微生物代谢工程和合成生物学；主持国家自然科学基金面上项目5项，863课题2项，国家重点研发计划课题1项，其他省市和企业课题10多项，参与课题多项；发表SCI和核心刊物文章150多篇，授权专利16项；开展基因组编辑及3-羟基丙酸、1,3-丙二醇、吡咯喹啉醌、阿克拉霉素等化学品的生物合成和代谢调控研究；已培养博士和硕士研究生70多名；研发的生物农药已在全国范围推广；担任Nature Comm, Metab Eng, Appl Envir Microbiol, Biotechnol Adv, ApplMicrob Biotechnol等30多个SCI刊物审稿人，以及国家自然科学基金、国家重点研发计划和国际合作项目评审专家。报名参会温馨提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。会议报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/microbialfermentation240628

仪器信息网讯 生物膜（Biofilms）是由微生物形成的一种被膜组织，其是微生物为抵抗外界胁迫条件而维持生存的特殊膜组织。生物膜的形成直接造成临床上90%以上抗生素耐药的发生，也关联肿瘤、糖尿病和神经系统疾病等耐药的发生（病灶处由于细菌感染形成生物膜）。此外，生物膜的形成对多个行业都产生巨大的危害，如金属精密仪器腐蚀，水环境污染，食品污染等。总之，微生物生物膜的形成，具有巨大的危害。尽管科学界进行半个世纪的研究探索，鉴于其形成的分子机理非常复杂，目前仍尚未系统解析，因而缺乏有效的策略清除不同领域生物膜的形成，抑制其毒副作用和危害的产生。上海交通大学吕海涛课题组整合运用精准靶向代谢组学和遗传学整合策略(Precision-Targeted Metabolomics combined with genetic method)、结合电镜表型分析（Imaging visulization），从小分子代谢角度，在大肠杆菌生物膜体系当中精准发现和验证若干具有调控生物膜形成的功能代谢产物；并初步阐明铁载体生物合成介导的铁离子调控功能代谢物表达，进而影响生物膜形成的代谢机理。深层次机理研究，和基于功能代谢产物生物合成调控解离微生物生物膜形成的转化应用研究，正在进行中。基于上述创新发现，该课题组起草的研究论文“Mass spectrometry based targeted metabolomics precisely characterized new functional metabolites that regulate biofilm formation in Escherichia coli”已经被爱思唯尔出版集团旗下著名分析化学杂志Analytica Chimica Acta正式接收，出版中。上海交大2017级硕士生郭睿同学（已毕业）为论文第一作者，2017级博士生罗夏琳同学和2020级博士生刘京净同学（硕转博）参与部分研究工作和论文发表，上海交大吕海涛研究员为论文通讯作者。点击下方链接：了解论文原文

中药、天然产物开发01成分复杂中药我们并不陌生，中药研发的难点在于因其复杂的成分，需要提取有效的组分来研发药物，天然产物是什么？天然产物来源于植物、动物、微生物等。其因多样的开发价值日益受到人们的关注，不但可以被开发为具有治疗和保健作用的药物，也可作为食品添加剂、日化原料和其它精细化工产品等而发挥经济价值。同样的天然产物因成分繁多，结构和基质复杂，研发过程也需要大量分析仪器来助力。02色谱技术中药,天然产物最基础的分析方法就是色谱技术，它可以满足一下内容：利用定量和指纹图谱分析进行QA/QC原料、中药提取物以及成品的质量控制中药饮片的质量控制监测关键组分在制药过程中的变化批次间一致性分析、产地和生产条件变化检测、农药等污染物监测、关键组分的定量分析以及满足法规要求　这里我们推荐分离度更高的超高效液相色谱WATERS UPLC，AGILENT 1260/1290等。03纯化系统纯化系统在分离提取有效组分起着重要作用，我们推荐WATERS半制备到制备级纯化系统，它可以：能够满足各种纯化需求的高品质定制解决方案。在进行高通量筛查以及体外和体内临床研究时含有多个组分的馏分参比标准品与天然产物研究中关键活性代谢物的分离分离纯化手性化合物、强极性化合物以及结构相似的中药化合物04液质/气质联用技术从分析仪器发展的趋势来看，联用技术将会逐渐替代独立的分离和分析仪器。气质联用(GC/MC)或气相色谱-傅里叶变换红外光谱联用(GC/FTIR)或气相色谱傅里叶变换红外光谱-质谱联用(GC/FTIR/MS)用于中药挥发性样品分析。电喷雾(ESI)或离子喷雾技术以及近期发展起来的大气压离子化技术能够把极性强、不挥发和热不稳定的化学成分的离子从溶液中蒸发出来，进行质谱分析，从指纹鉴定的角度来看它是远较色谱优越，如质荷比，是一个物理参数，不会受仪器和实验条件不同变化，容易建立标准谱图库；质谱仪提供的分子量是指示成分化学属性的重要参数；对于一些非极性成分可以应用大气压化学电离(APCI)。除上述优点外，还提供LC/MS以及LC/MS/MS联用等技术，亦可与新兴的分离技术如毛细管电泳(CE)相结合，使成分分离的能力大大提高；CE/MS和CE/MS/MS是研究中药复杂体系，尤其是复方的有力工具。此外超临界色谱(SFC)和高速逆流色谱(HSCCC)在中药分析中颇为有用。对于复杂组分的定性和定量，或者代谢组学，高分辨质谱HDMS也是中药/天然产物的大利器。

仪器信息网讯 2024年6月28日，由仪器信息网主办的“微生物发酵与代谢工程前沿技术及应用”网络会议成功召开。北京化工大学田平芳教授、华东理工大学庄英萍教授、厦门大学方柏山教授、江南大学罗玮教授、中国科学院天津工业技术研究所江会锋研究员、清华大学邢新会教授在线分享了微生物发酵及代谢工程领域的最新技术和应用进展。会议共吸引了超千位行业相关从业者观看，众多网友就专业问题与专家展开线上讨论，评论区互动频繁、氛围热烈、好评如潮。01 庄英萍02 方柏山 03 江会锋04 邢新会报告期间部分Q&A合集汇总（仅限文字答疑部分）Q1：目前生物发酵，细胞类发酵，固定床发酵，哪种在未来更加适合生物制药工厂呢？庄英萍：不同的细胞培养方式可以生成不同的产品，成本最低的是固体发酵，但它的效率往往不太高；最常用的是微生物发酵，目前微生物发酵用在抗生素、氨基酸、有机酸等大规模发酵；细胞培养成本最高，操作也复杂，但可以生成抗体、疫苗等高附加值的产品。Q2：离线检测的话，设备价格？庄英萍：离线检测就是用HPLC，不同品牌，不同价格。而且它的数据点是有限的，不可能测的很密。Q3：请问在做发酵罐在线监测的话，可以用近红外或者红外建模检测吗？庄英萍：可以的，要花比较大的功夫建模。Q4：放线菌有吗？庄英萍：不管什么菌都可以测的。只是建模对不同的菌、体系均需从头开始建模。Q5：目前能在线监测发酵过程中的各种代谢指标的方法有哪些？产气发酵的监测应该注意什么？庄英萍：代谢指标内容很多，可以离线测（用HPLC等方法），目前在线测都要有传感器，尾气质谱仪测排气氧和二氧化碳浓度，可用尾气质谱仪或尾气分析仪，还有测代谢底物、中间代谢物和产物，可以离线，可以用在线红外和拉曼进行检测。方柏山：常见的有针对温度、pH、溶解氧饱和度、电导率的检测，其方法也比较成熟，相关教科书都有详细介绍。产气发酵的监测是新课题，进出气体的组分及其含量变化是关键变量。庄英萍：产气的发酵在线监测可以用电子鼻等，比较少的传感器，当然用尾气质谱仪也可以，但成本比较高。Q6：尾气在线监测质谱仪有成熟的供应商吗？ 庄英萍：目前进口的有热电的，国产的有舜宇恒平的。两者价格差异较大，淡然稳定性上也有差异。Q7：拉曼单细胞分析筛选提升效率如何？江会锋：拉曼没有MS精准Q8：目前基因合成仪市场不是很大吧？江会锋：市场在增长过程中Q9：可以控制进化方向朝目标方向进行？还是说诱变是随机的，有目的筛选？ 邢新会：诱变一般都是随机的，可以设计筛选模型进行有目的定向筛选或者进化。驯化（进化）是有目标的方向；诱变是随机的，是建库的过程，筛选可以根据制定的筛选方案有目的的筛选。直播现场合成生物学主题约稿 合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前，合成生物技术已经广泛应用于食品、农业、医疗等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布，被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨，但当前构建合成生物系统的内在逻辑尚处于摸索阶段，整个合成生物学领域正处于发展初期，需要先进的使能技术及解决方案推动合成生物学产业快速发展......为帮助广大科研工作者及时了解前沿技术进展、创新产品与解决方案，仪器信息网特此约稿。欢迎投稿，投稿文章将于话题专栏展示并在仪器信息网相关渠道推广，投稿邮箱：chensh@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13171925519（同微信）。

香港大学暨安捷伦代谢组学、转化医学及系统生物学高端论坛成功举办 现代医学发展历史表明，未来医学突破性的进展有赖于与其他学科的交叉与结合；21世纪的医学将更加重视整体医学观和有关复杂系统的研究。转化医学在这样的背景下应运而生，转化医学是&ldquo 从实验台到临床&rdquo 的一个连续、双向、开放的研究过程，其主要目的就是要打破基础医学与药物研发、临床及公共卫生之间的固有屏障，在其间建立起直接关联。转化医学的研究模式与系统生物学密切相关，而代谢组学作为系统生物学的重要组成部分，在转化医学的研究进程中具有重要意义。作为生命科学行业的领先方案供应商与合作伙伴，安捷伦公司在代谢组学及系统生物学领域具有突出的优势与贡献，结合当前转化医学研究的特点，2011年10月25日，安捷伦公司联合香港大学成功举办了&ldquo 香港大学暨安捷伦代谢组学、转化医学及系统生物学高端论坛&rdquo ，80余位来自香港、澳门的学术机构、政府部门等的专家学者共同出席了本次会议。 会议同时荣幸地邀请到中国大陆、香港、澳门三地的业内权威专家作为特邀演讲嘉宾为大会带来了代谢组学、转化医学、系统生物学、毒理学等行业前沿资讯及最新研究成果。本届论坛的东道主、香港大学李嘉诚医学院病理学专业林青云教授首先为大会带来题为&ldquo Accurate Mass Q-TOF for Toxicological Research&rdquo 的精彩报告，林教授使用安捷伦UHPLC-Q-TOF/MS技术对三聚氰胺的毒性及致毒机理进行了深入解析，并利用安捷伦特有的增强型同位素模式对人血清中的三氯生及其代谢物进行了同时定性定量分析；在法医与毒理学筛查研究中，林教授演示了如何使用安捷伦UHPLC-Q-TOF/MS结合独特的精确质量-保留时间化合物库（AMRT），以及专门用于法医毒理分析的MS/MS化合物谱库进行多种相关化合物筛查，同时使用安捷伦代谢物鉴定软件（Metabolite ID）对系列代谢产物进行了有效鉴定。 澳门科技大学教授、澳门药物及健康应用研究所所长、中药质量研究国家重点实验室副主任姜志宏博士进行了题为&ldquo Profiling of IgG glycan pattern with HPLC-Chip and Q-TOF technology&rdquo 的精彩报告。姜教授使用安捷伦最新Glyco-ChipLC/6540 UHD Q-TOF技术对多种复杂的糖蛋白质组进行了灵敏、重现、快速的分析，该应用通过安捷伦分子特征提取软件功能（MFE）对目标化合物进行有效提取，糖链组成及结构信息通过糖分析数据库进行了搜索和鉴定。除在糖蛋白质组方面的成功研究外，该应用同时对于抗体类药物的发现、工艺优化及质量控制具有重要的参考价值。 来自中国药科大学的资深中药领域研究专家盛龙生教授进行了题为&ldquo LC/TOF MS for TCM Analysis&rdquo 的精彩报告。报告主要介绍了使用安捷伦LC/TOF MS及分子特征提取（MFE）、生物信息学软件（MPP）分别针对目标化合物分析和未知化合物筛查的解决方案，以中药金银花、忍冬、人参皂苷为例进行复杂体系中微量组分的深入分析，并采用代谢组学方法对7种不同来源的金银花进行了差异化统计学分析。 上海中医药大学系统生物学与中医方症中心的张永煜教授为大会带来题为&ldquo Application of Metabolomics Studies to Clinical Research in Chinese Medicine&rdquo 的精彩报告。张教授使用安捷伦GC/MS系统、通过整合代谢组学及转录组学等系统生物学方法对不同中医症型进行了统计学差异分析并有效定位相关生物标志物，通过不同标志物的调节变化进一步了解疾病机理及对症用药的诊疗方案。同时张教授还同与会嘉宾分享了&ldquo 系统科学视角下的肝炎肝硬化临床疗效评价方法研究&rdquo 及&ldquo 代谢组学方法对儿童性早熟的研究&rdquo 等极富临床医学价值的研究成果，从中医转化医学、系统毒理学等全新视角为与会嘉宾带来耳目一新的学术体验。 此外，来自安捷伦公司的资深液质联用产品专家李彦憙博士结合上述专家的成功应用实例，为大家详细介绍了安捷伦超高解析度-飞行时间质谱技术及其强大的软件系统，以及安捷伦最新推出的GC/Q-TOF系统。通过对上述专家用户的前沿应用的了解，进一步增强了与会听众对安捷伦LC/Q-TOF、HPLC-Chip/MS及GC/MS在代谢组学、系统生物学、毒理学乃至转化医学领域应用的信心。 安捷伦公司资深液质联用技术应用工程师李剑忠博士最后进行了题为&ldquo Tea Analysis by Agilent Q-TOF Technology&rdquo 的精彩报告，该研究项目使用安捷伦LC/QqQ MS系统对茶树根中的茶氨酸进行了同时筛查、鉴定及定量分析；此外，通过使用安捷伦LC-QqQ & LC-QTOF MS方法结合安捷伦QqQ系统动态MRM农残分析数据库以及专用于TOF/Q-TOF系统的农残数据库，进行了多种茶叶中多农残的分析；报告同时展示了通过安捷伦LC/Q-TOF MS、数据处理及生物信息学软件，采用代谢组学的方法对不同种类、来源的茶树根与茶叶进行了统计学差异分析，报告题目内容新颖，引发在场听众的强烈兴趣。 关于安捷伦科技 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，同时也是通信、电子、生命科学和化学分析领域的技术领导者。公司的 18500 名员工为 100 多个国家的客户提供服务。在 2010 财政年度，安捷伦的业务净收入为 54 亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com.cn。

天然产物（Natural products, NPs）及其衍生物是新药研发的重要源泉，对疾病的预防和治疗具有至关重要的作用。NPs 新药开发包括两个关键方面：一个是从药用植物或微生物中发现 NPs，另一个是在不同的生理和病理状态下对体内的 NPs 进行评估。NPs 在药用植物、微生物以及生物体内的异质分布为药物开发提供了丰富的信息资源。目前能够无标记地同时检测数千种化合物的分子成像技术还相对稀缺。然而，质谱成像（Mass Spectrometry Imaging, MSI）技术在过去二十年中取得了显著的进步和多样化发展，这使得它在药用植物或微生物中 NPs 的发现以及体内 NPs 研究中的应用变得可行。MSI 技术能够在无需标记的情况下，实现对生产和分配的众多分子的原位空间映射，为 NPs 的研究提供了一种强有力的可视化工具。因此，这篇综述探讨了 MSI 技术在药用植物中 NPs 发现的应用，并从新药研究与开发（Research & Development, R&D）的角度，评估体内 NPs 的临床前研究。文章还简要回顾了实现高质量 MSI 结果所需考虑的关键因素，并对未来 MSI 技术在新药 R&D 领域的应用前景进行了展望。2022年10月，中国科学院上海药物研究所果德安/吴婉莹课题组在 Acta Pharmacologica Sinica（APS） 上发表了题为“Mass spectrometry imaging: new eyes on natural products for drug research and development”的综述文章，中国科学院上海药物研究所侯晋军高级工程师为该文章的第一作者。文章从药物研发角度总结了质谱成像技术在天然产物体外和体内异质性分布研究中的应用，希望 MSI 技术能在天然药物新药开发方面提供突破，并对质谱成像技术在新药研发方面的未来发展进行了展望。图1. 质谱成像通过可视化药用植物和体内的分子空间异质空间分布促进NPs的发现及其临床前研究。01MSI可以通过可视化NPs在药用植物中的异质性分布来促进NPs的发现NPs 主要源自药用植物和微生物的次级代谢产物，以及某些初级代谢产物。在药用植物中，NPs 的分布通常表现出异质性。MSI 技术以其直观性，能够无标记地揭示药用植物中初级和次级代谢物的空间分布，为新药开发中 NPs 的发现提供了重要视角。以下是 MSI 技术在药用植物中发现 NPs 的三个主要应用方面的详细讨论：1.1优化NPs的提取方法：① NPs 主要来源于药用植物的次级代谢物和部分初级代谢物，其在植物中的分布具有异质性。② MSI 技术能够无标记地、高空间分辨率地展示药用植物中初级和次级代谢物的空间分布。③ 这项技术有助于识别 NPs 富集的植物部位，从而为优化提取方法提供依据。1.2提高药用植物中NPs的含量：① NPs 的产生受其生物合成途径和植物与环境相互作用的影响。② MSI 技术通过探索这两个方面，有助于发现增加特定 NPs 生物合成和生产的方法。1.3发现新的NPs：① 传统的液相色谱-质谱（LC-MS）技术可能无法检测到某些 NPs，特别是那些在样品制备过程中被高丰度化合物掩盖或发生变化的化合物。② MSI 技术通过原位分析组织切片样本，能够检测到这些天然成分的自然富集，从而有可能发现新的成分。在过去五年中，MSI 技术已被应用于多种药用植物的研究，包括穗花牡荆、银杏、贯叶金丝桃、沉香、姜黄、长春花、丹参等，显示了 MSI 技术在药用植物研究中的广泛应用。MSI 技术不仅为理解药用植物中 NPs 的生成过程提供了直观的分析手段，而且有助于发现新 NPs 以及优化 NPs 的提取，从而可能促进新药的开发（如图2所示）。图2. 质谱成像在药用植物/微生物天然产物发现中的应用。02MSI可以通过可视化体内异质性NPs的空间分布来促进药物研发在获得具有生物活性的 NPs 之后，MSI 技术可以在临床前研究中发挥重要作用，主要体现在以下三个方面：2.1ADME和PK-PD研究：① MSI 技术能够提供化合物在体内的直接空间分布，有助于直观分析 NPs 的空间异质性及其 ADME 特性。② 可以建立 NPs 与内源性药效生物标志物之间的空间关联性，为理解药物作用机制提供新视角。③ MSI 的无标记特性使其能够直接反映药物在体内的实际分布，包括皮肤和肠道吸收过程，以及多个代谢物的空间分布信息。2.2疗效和安全性评估：① MSI 技术通过高空间分辨率的分布图，有助于揭示药物的“治疗异质性”，从而提高药效和毒性评估的准确性。② 分析药物在靶器官的分布，可以更好地理解药效异质性，预测药物的潜在疗效或毒性。③ MSI 技术的应用有助于发现药物在体内的理想分布，以及可能的药效或毒性相关的器官。2.3药物修饰、制剂优化和纳米材料选择：① MSI 技术可以直观展示化学修饰、制剂优化或纳米材料选择后药物的靶向分布，为药物开发提供直接证据。② 金属纳米材料在药物制剂中的重要性日益增加，MSI 技术能够利用其自身特性，监测并分析其在体内的空间分布。综上所述，MSI 技术通过可视化 NPs 在体内的空间分布，为药物的 ADME 特性分析、疗效和毒性评估以及药物的化学修饰和制剂优化提供了一种强有力的工具。这些应用不仅有助于深入理解药物的作用机制，还推动了新药的临床前研究和开发进程。图3. 质谱成像在药物开发ADME和PK-PD研究中的应用。图4. 质谱成像在药物疗效和毒性分析的准确性、可预测性以及化学修饰和剂型设计中的应用。03总结与展望MSI 技术作为一种强大的可视化分析工具，因其能够无标记地展示组织空间中上千分子的分布，对 NPs 的研究及其在疾病干预中的应用具有独特价值。随着 MSI 技术的不断进步，为了获得高质量的 MSI 研究结果，研究者需要考虑以下关键因素：① 研究模式的选择：MSI 研究可分为发现驱动模式和验证驱动模式。发现驱动模式侧重于提出新的科学假设，而验证驱动模式则侧重于直接展示目标分析物的空间分布。研究者应根据研究目标选择适当的模式，并理解不同样本制备、离子源和质谱仪器可能对结果产生的影响。② 样本制备的重要性：样本制备是 MSI 中至关重要的步骤，包括选择合适的样本组织类型、组织切片的获取方法、切片处理方法、衍生化方法（如果需要），以及基质的选择和应用。③ 组织切片的获取：不同类型的样本（如植物、动物和临床样本）需要特定的切片方法。例如，植物样本可能使用印迹方法，而动物和临床样本则使用冷冻切片。④ 切片处理方法：包括通过预处理改变组织表面的成分，以增强或改变组织表面的成分，以及引入内标以提高质量校准或定量的准确性。⑤ 样本衍生化：衍生化可以增强难以电离化合物的电离效率，并帮助区分具有 C=C 双键位置的脂质异构体。⑥ 基质选择和喷雾策略：对于需要基质辅助的离子源，如 MALDI，需要在切片表面引入特定的有机酸作为基质。⑦ 离子源的选择：离子源的选择应基于研究的假设和目的，包括激光基、液体基和离子簇基离子源。⑧ 质谱仪器的影响：不同的质谱仪器在质量分析范围、灵敏度和质量分辨率方面存在差异，选择合适的仪器对 MSI 分析至关重要。⑨ 离子迁移的应用：离子迁移分析可以提供额外的分离维度，有助于区分具有相同 m/z 值的异构体，并提高低丰度离子的鉴定效率。⑩ 平衡空间分辨率、质量分辨率、灵敏度和数据采集时间：研究者需要根据不同的分析目的，合理选择空间分辨率，以平衡质谱分辨率、灵敏度和数据采集时间。总结来说，作者强调了在 MSI 研究中，从研究模式的选择、样本的制备和处理、离子源和质谱仪器的选择，到数据分析的策略，每一个步骤都需要仔细考虑和优化，以确保研究结果的质量和可靠性。文献地址：https://www.nature.com/articles/s41401-022-00990-8「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，均可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 本期推荐的是发表在《Journal of Analysis and Testing》2020年第3期的 strong 上海交通大学系统生物医学研究院吕海涛研究员课题组 /strong 原创论文 strong “基于靶向代谢组学方法表征金属离子锰调控生物膜特征代谢” /strong 。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6a08beaa-f9b4-45f6-9d6c-a71acc5cbd57.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center line-height: 1.75em " 　　基于靶向代谢组学方法表征金属离子锰调控生物膜特征代谢 /p p style=" text-align: center line-height: 1.75em " 　　郭睿，吕海涛* /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　近日，国内第一本国际性的英文分析化学期刊Journal of Analysis and Testing (JOAT) 特邀请中国科学院大连化学物理研究所许国旺研究员作为客座编辑，主持“Metabolomics: state of art in methoddevelopment and applications”专题。上海交大系统生物医学研究院吕海涛课题组受邀发表基于靶向代谢组学方法表征金属离子锰调控生物膜特征代谢的最新研究成果。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/80edb75a-ab8d-4946-845d-843615694741.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　生物膜是由多种微生物在外界压力环境下产生，表面被胞外聚合物(EPS)包裹的微生物群落，EPS的存在使细胞对杀虫剂，抗生素以及其他入侵力的抵抗力都明显高于其悬浮细胞。生物膜的形成对各个领域都产生了影响，包括临床感染，环境污染，农业生产，食品工程和工业污染等。然而，生物膜的形成机制尚未完全阐明，并且目前我们还缺乏解决这些问题以及破坏生物膜形成的有效手段。在本研究中，我们试图探寻金属锰离子通过调节生物膜形成过程的关键功能代谢产物进而认知其调控生物形成的代谢模式与特征表型，以为后续生物膜形成机制研究奠定靶向调控物质基础。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/388cbcf4-2dfb-43a5-9b92-a42f7ac258e2.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　本研究初步发现，金属锰离子能够调控大肠杆菌生物模的形成，与作用剂量具有一定的依存关系，且对其微观内质结构具有明显的修饰作用，进而影响稳态生物膜的形成与解离。 /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/d74c56a0-1141-4ad9-9e1d-dbbc853c3ce4.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/43fa82ea-6ee5-4c86-8297-1e88465fb16b.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　进一步，经过精准靶向代谢组学分析，我们初步确证锰离子具有调控生物膜形成过程中特征分子代谢的潜力，而这些代谢直接关联生物膜的形成。由此，我们认为，锰离子或许能够成为抑制和调控生物膜形成的一种生物基质选择，而其靶向调控的功能代谢物，也具备调控生物膜形成的分子特征。未来可考虑从锰离子靶向调控功能代谢物角度，设计全新策略，清除生物膜的形成，彻底解决上述不同生命科学领域与生物膜相关的有害挑战。 /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/f1b30c68-5ce7-44a0-9bf3-b24f437699f4.jpg" title=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/89426807-d3b6-47a6-988c-5dd2a5467724.jpg" title=" 8.jpg" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　课题组正在基于上述代谢表型结果，聚焦具体有价值功能代谢物，结合生物合成调控修饰策略，开展相关机理研究，核心目标是从金属调控代谢维度阐明生物膜形成与解离的分子机理，为生物膜相关挑战性科学与转化应用问题的解决提供共性策略和方法参考。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　课题研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海交通大学高层次人才启动基金等支持。 /p p style=" text-align: right line-height: 1.75em " 　　(感谢吕海涛研究员团队提供论文主要内容翻译) /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　下载本文： Guo, R., Lu, H. Targeted Metabolomics Revealed the Regulatory Role of Manganese on Small-Molecule Metabolism of Biofilm Formation in Escherichia coli. J. Anal. Test. (2020). a href=" https://doi.org/10.1007/s41664-020-00139-8" _src=" https://doi.org/10.1007/s41664-020-00139-8" https://doi.org/10.1007/s41664-020-00139-8 /a /p p style=" line-height: 16px text-indent: 2em " img style=" vertical-align: middle margin-right: 2px " src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" / a style=" font-size:12px color:#0066cc " href=" https://img1.17img.cn/17img/files/202007/attachment/73e7f637-5326-4057-aefe-d245e15b3247.pdf" title=" 10.1007@s41664-020-00139-8.pdf" 10.1007@s41664-020-00139-8.pdf /a /p p style=" text-align: center line-height: 1.75em " 　　上海交通大学吕海涛研究员简介 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/ac915f0a-4375-4c52-9eaa-b84c216234d0.jpg" title=" 微信图片_20200727115812.jpg" alt=" 微信图片_20200727115812.jpg" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　吕海涛博士，，上海交通大学研究员(教授)/课题组长/博士生导师，国家重点研究发计划课题负责人，权威的QUT Vice Chancellor’ s Research Fellowship校长特聘教授席国际人才基金获得者，交通大学绿色通道引进高层次人才和功能代谢组学科学实验室主任。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　2009年于黑龙江中医药大学获得生药学博士学位，师从王喜军教授。2009-2013年先后在美国爱因斯坦医学院，华盛顿大学医学院和麻省理工学院完成博士后训练，研究方向为代谢组学、化学生物学和RNA Modifications, 合作导师为Irwin J. Kurland 教授， Jeffrey P. Henderson 教授和Peter C. Dedon 教授。2012年9月-2015年12月，任重庆大学创新药物研究中心(药学院)“百人计划”研究员，博士生导师，主任(院长)助理，功能组学与创新中药研究实验室负责人。2015年12月，加盟上海交通大学系统生物医学研究院，任课题组长，研究员，博士生导师，领衔功能代谢组科学实验室建设与发展。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　先后在Mass SpectrometryReviews, Journal of Proteome Research, Molecular Cellar Proteomics，Pharmacological Research, 和Liver International 等权威杂志发表SCI检索论文46篇，被Nature Chemical Biology, Chemical Reviews和Mass Spectrometry Reviews 等著名杂志引用1000余次，并发表会议论文30余篇，国内外学术会议和科研机构特邀学术报告40余次，担任分会主席主持会议5次。目前担任自2013年7月起，兼任澳大利亚昆士兰科技大学校长特聘教授/博士生导师。中国生物物理学会代谢组学分会副秘书长，世中联网络药理学专委会常务理事，中国药理学会网络药理学专委会理事，中国药理学学会分析药理学专委会创会理事，美国科学促进会(AAAS)荣誉会员和国际代谢组学学会会员。同时担任著名SCI检索杂志Phytomedicine (JCR 1区,IF 4.2)副主编，Frontiers inMicrobiology(IF 4.1)副主编，以及Pharmacological Research (IF 5.57)顾问主编，Scientific Reports (IF 4.1)和Proteomics-Clinical Applications (IF 3.5)编委，以及SCI检索杂志Acta PharmaceuticaSinica B (IF 5.7)和Chinese Journal of Natural Medicines (IF 1.9)青年编委。并受邀为Mass SpectrometryReviews, NPJ Systems Biology and Applications, Journal of Proteome Research,Biomacromolecules 等20余本SCI检索杂志审稿，国家自然科学基金委和澳大利亚NHMRC基金评审专家。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　近五年，吕海涛博士先后主持国家重点研发计划课题1项，国家自然科学基金面上项目2项，中央高校基本科研业务费重大项2项，重庆自然科学基金面上项目1项，QUT Vice Chancellor’s Research Fellowships 1项(校长特聘教授席国际人才基金项目), 上海交通大学特别研究员计划项目1项(绿色通道引进高层次人才项目),重庆大学百人计划项目1项(引进海外高层次人才项目)。获教育部科技成果一等奖1项，获批合作发明专利1项。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em " 　　联系 Email: haitao.lu@sjtu.edu.cn /p p br/ /p

植物次生代谢产物（Plant secondary metabolites，PSMs）在植食性哺乳动物的觅食生态中起到重要作用。黄酮类化合物是一类重要的PSMs，在植物中广泛存在；具有显著的促进健康的作用，包括抗菌、抗病毒、增强免疫，以及心血管保护等功能。目前，对食源性黄酮类天然复合成分的整体代谢规律及其与动物肠道微生物的双向作用，尚缺乏清晰的认识；关于黄酮类化合物的生态学功能研究相对较少，特别是其对濒危野生动物的生理影响及动物对食物中黄酮类化合物的适应性演化机制鲜有研究。　　大熊猫属于食肉目动物，具有食肉目动物的消化生理特征，但其食性特化为专性食竹。竹中具有丰富的黄酮类化合物。因此，大熊猫-竹子为研究食源性黄酮类化合物在植食性动物与植物之间的生态学功能提供了理想模型。　　9月22日，中国科学院院士、中科院动物研究所研究员魏辅文团队联合成都大熊猫繁育研究基地，在Microbiome上发表了题为Multi-omics reveals the positive leverage of plant secondary metabolites on the gut microbiota in a non-model mammal的研究论文。该研究运用代谢组学、宏基因组学和体外培养等方法，在完整的年周期内同步采集野外大熊猫的可获得样本（食物和粪便）；采集成都大熊猫繁育研究基地中圈养大熊猫的食物、粪便和血浆，剖析了大熊猫对黄酮类化合物的吸收代谢、利用偏好和生物转化，以及黄酮类化合物对大熊猫肠道微生物组成和功能的影响。主要研究结果如下：　　大熊猫对黄酮类化合物的利用规律：利用代谢组学方法，在竹子中鉴定了97个黄酮类单体化合物；与竹笋相比，竹叶中含有更多种类和更高丰度的黄酮类化合物。因此，随着食笋和食叶的季节性转化，黄酮类物质的摄入存在显著的季节性差异。血浆靶向代谢组学检测发现，直接以原型化合物的形式进入血液的化合物仅有12种。食物与粪便代谢组的比较分析发现，大熊猫对食物源黄酮类化合物的利用在亚类和单体水平上均有不同的偏好性，对食物源中的38种单体具有较高的利用率，且粪便中有新的黄酮类单体化合物生成。　　大熊猫肠道微生物适应性响应机制：粪便代谢组和宏基因组关联分析显示，PSMs-黄酮类化合物与肠道微生物的季节性具有显著的相关性。体外培养实验证明，黄酮类物质的季节性的差异摄入驱动了大熊猫肠道微生物的季节性变化，如野外大熊猫肠道微生物关键物种的变化（狭义梭菌属1，Clostridium sensu stricto 1），特别是对有益菌的生长促进作用，如益生菌丁酸梭菌（Clostridium butyricum）。食物中黄酮类摄入越高，大熊猫肠道微生物的多样性越低，微生物毒力因子的丰度也更低。宏基因组功能分析揭示了70%黄酮类化合物的吸收转化由肠道微生物参与完成，且肠道微生物也促进大熊猫对黄酮类物质的转化和利用偏好。　　以上结果证明，在长期演化过程中，大熊猫季节性食物转化行为是大熊猫对竹中有益元素最大化利用的适应。其中，黄酮类化合物对维持大熊猫肠道微生态的动态平衡发挥重要作用。该研究拓展了关于大熊猫营养生态学的认识：有益的PSMs可以通过调控肠道微生物，正反馈调节宿主生理，从而影响大熊猫的觅食策略。此外，该研究也为圈养大熊猫管理提供了重要参考，即食物源黄酮类化合物是大熊猫重要的天然益生元，对大熊猫的临床健康管理，特别是肠道疾病的治疗具有广阔的应用前景。　　该研究首次以非模式野生动物为模型，探索食源性黄酮类化合物的吸收代谢规律及其与肠道微生物的互作模式。从动物生态学的视角，应用多组学方法探讨有益的PSMs对植食性哺乳动物的生理作用。黄酮类化合物与肠道微生物的双向作用为探究动物-肠道微生物共演化提供了新思路。研究得到中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金的资助。

药物与天然产物分析专场 第四会议室 2013年10月23日下午 13:00-16:00 主持人：李晓东研究员 序号 报告题目 报告人单位 报告人 报告时间 1 炎症与肿瘤 军事医学科学院 国家生物医学分析中心 张学敏 13:00-13:30 2 岛津串联质谱技术 在药物代谢研究中的应用 岛津企业管理 （中国）有限公司 周佳雨 13:30-14:00 3 基于分子排阻色谱及基质辅助 飞行时间质谱技术对聚山梨酯类 化合物组成的分析研究 中国食品药品检定科学院 李晓东 14:00-14:30 4 医药标准品及其正确使用 英国LGC有限公司 孙景元 14:30-15:00 5 小鼠精子发展过程中蛋白组 动态变化分析及其分子网络构建 中国科学院生物物理研究所 杨福全 15:00-15:30 6 日立超高效液相色谱 实现药物杂质的快速高分离 日立高新技术公司 牟晓丽 15:30-16:00 2013年10月24日上午9:30-12:00 主持人：杨松成研究员 1 代谢组学在疾病研究中的应用 军事医学科学院 国家生物医学分析中心 颜贤忠 9:30-10:002 中药/天然产物中主要成分及 代谢物的高分辨质谱结构鉴定 赛默飞世尔科技 （中国）有限公司 周哲 10:00-10:30 3 替代对照品法的研究与应用 中国食品药品检定科学院 孙磊 10:30-11:00 4 安捷伦SFC/UHPLC混合系统 在药物及天然产物分析中的应用 安捷伦科技有限公司 杨新磊 11:00-11:30 5 糖组学分析技术研究 中国科学院生物物理研究所李岩 11:30-12:00 2013年10月24日下午13:00-15:30 主持人：张金兰研究员 1 脂质组学分析技术研究 中国医学科学院药物研究所 张金兰 13:00-13:30 2 AB SCIEX 中药研究的整体解决方案 AB Sciex公司 张克荣 13:30-14:003 QTOF技术：中药研究的强有力工具 安捷伦科技有限公司 薄涛 14:00-14:30 4 DGLC特色双三元液相色谱 在中草药全二维分析中的应用 赛默飞世尔科技 （中国）有限公司 张艳海 14:30-15:00 5 三重过四级杆液质联用仪 在药物分析中的应用研究 聚光科技(杭州)股份有限公司 Qiao hui 15:00-15:30

2009年11月26日，BCEIA 2009分析仪器应用技术报告会：药物与天然产物专题报告会于北京展览馆召开，近100多位专家学者及分析工作者参加了报告会，军事医学科学院生物医学分析中心的杨松成教授主持报告会。 军事医学科学院生物医学分析中心的杨松成教授 沃特世科技(上海)有限公司王灼维博士 报告题目：高清质谱SYNAPT G2 HDMS在蛋白质组学及代谢组学中的应用 　　王灼维博士在报告中主要介绍了SYNAPT G2 HDMS质谱分析系统在蛋白质翻译后的修饰、蛋白质的定量组成、De novo 测序等方面的应用。该系统提供离子淌度分离技术，不仅能按质荷比不同将离子分离，同时也可以根据离子的大小、形状、电荷等将其分离，从而获取更多未知信息，并且提高了数据特异性。 岛津公司背景分析中心董静博士 报告题目：LCMS-IT-TOF在中药化学成分分析中的应用 　　董静博士使用LC-ESI-IT-TOF质谱仪及在线柱后衍生技术，从9个产地的菊花(杭白菊、祁菊、滁菊、亳菊、贡菊、川菊、黄菊、怀菊和济菊)中鉴定了124个黄酮类化合物和42个绿原酸类化合物，发现了菊花中一些提取分离不容易得到的微量或结构易变化的物质，丰富了对菊花成分的认识，为菊花及其同属植物的成分研究及结构确定提供了依据 促进了对黄酮类化合物ESI质谱裂解规律的认识，为黄酮类化合物的鉴定提供依据 为中药中复杂成分的准确快速鉴定提供了新的方法和手段。 戴安公司蔡滨博士 报告题目：Nano LC在LC-MS/MS中的地位、各种设置和应用 　　刘晓达先生在报告中介绍了Nano LC在LC-MS/MS中各种参数的设置以及具体应用。Nano LC中的NanoViper只用手指即可旋紧，无需套管，无死体积，避免因连接不当而引起的实验误差 耐高压至1000bars，柱子不会因过度旋紧而损坏，在低压与高压下都有很好的重复性。Probot微量留份收集器与其它收集器不同的是针头不动，只有板块动，操作简单，使测试结果精确度高。 天津博纳艾杰尔科技有限公司杨定忠先生 报告题目：硅胶双层表面处理技术在药物分析中的应用 　　硅胶表面残余硅羟基的活性(酸性)、金属残留、表面不均匀等因素，经常会导致极性化合物色谱峰型不对称或重现性差。硅胶双层处理技术对极性化合物有很好的保留和分离，可以降低硅胶表面的硅羟基酸性，增加更均匀的新表面层、屏蔽硅胶内部残留金属的影响，可以从根本上改善极性化合物的峰型。 　　基于双层表面处理技术，天津博纳艾杰尔科技有限公司研发出了Venusil MP C18、Venusil ASB C18, ASB-C8、Venusil HILIC等色谱柱产品，这些产品可以用于醋酸奥曲肽、倍他米松磷酸钠、盐酸赛洛唑啉、硫酸罗通定注射液等有关药物的成分测定，色谱峰峰型稳定，灵敏度高。 AB公司赵贵平先生 报告题目：LC-MS\MS技术在药物与天然产物分析中的应用 　　中草药含有的化学成分种类众多、结构复杂、含量低，并且相当多的中草药稳定性差，若采用常规的分离鉴定技术，难度较大。LC-MS\MS联用技术分析此类产品，只需简单预处理或衍生化样品，高效快速、灵敏度高，尤其适用于含量少、不宜分离或在分离过程中容易发生变化、损失的成分。 　　AB公司研发的QTRAP技术可以将串联四级杆与线性离子阱技术有机结合在一起，扩展了质谱技术的扫描模式，为临床医学、药物代谢物鉴定、环境分析、残留药物、毒物筛查、食品安全等研究提供了同时定量定性的技术平台。 军事医学科学院生物医学分析中心于水教授 报告题目：ICP-MS技术的发展及其应用 　　ICP-MS技术具有极低的检出限和很宽的动态线性范围，干扰少、精密度高、分析速度快，可同时测定多种元素，还可提供精确的同位素信息。 　　近年来，随着屏蔽炬、碰撞反应池和高基体进样系统技术的出现，ICP-MS技术可以有效减少样品进样量，提高离子化效率，减少氧化物的形成，并有效消除基体抑制效应，使得ICP-MS成为真正意义上的无机质谱。现如今，ICP-MS技术已应用于环境、临床检验、药物分析、地球科学、法医学、临床医学、食品与卫生等领域。 北京大学生命科学学院王青松博士 报告题目：线粒体功能损伤的蛋白质组学初步研究 　　王青松博士利用双向凝胶电泳(2-DE)和MALDI-TOF/TOF质谱技术对快速老化小鼠SAMP8海马进行了衰老和退行性病变的功能蛋白质组学分析研究，初步建立了快速老化小鼠SAMP8海马的蛋白表达谱数据库，鉴定了608个蛋白点对应于376种基因产物，对于解释快速老化小鼠SAMP8早期学习记忆缺陷的分子机制具有重要的意义。 布鲁克道尔顿公司蒲海先生 报告题目：高分辨质谱仪在农药残留及违禁药物筛查中的应用 　　目前，世界上约有1000多种人工合成化合物被用作杀虫剂、杀菌剂、除虫剂等农药，这些农药的大量施用，造成严重的农药污染问题，对人体健康形成严重威胁。此外，违禁药物可以导致病原菌耐药性，具有致畸、致癌、致突变等危害，可见食品安全形势相当严峻。 　　高分辨质谱筛查方法基于真实高分辨能力的高准确度，可以一次进样完成所有峰的定量测定，无需与标准样品比对，可以做到已知、未知物质全筛查。另外，它还具备真实的同位峰型分布测定能力，2%偏差的同位素峰型测定可以排除95%的分子式可能性。 军事医学科学院生物医学分析中心周涛教授 报告题目：新型显微镜技术及其应用 　　随着生命科学研究的不断深入，研究人员对细胞水平的研究也提出了新的要求。不再仅仅满足于对单个活细胞静态特征的定性描述，需要从多层次、多角度对大量活细胞进行长时、动态以及定量的研究，这就意味着研究手段面临着新的挑战。正基于此，一些新型显微镜技术，如双转盘式共聚焦成像系统和高内涵分析系统应运而生，在生命科学的前沿领域发挥越来越重要的作用。 　　双转盘式共聚焦成像系统可以实现高速获取高质量的动态图像，同时大幅降低激光的强度，降低激光对细胞的光损伤和对荧光染料的淬灭，增强对样品的保护，可广泛应用于细胞生物学、分子生物学、药理学、分子病理学、遗传学等多个学科。 　　高内涵分析是指在保持细胞结构和功能完整性的前提下，同时分析细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导各个环节的相关参数，在单一实验中并行获取大量相关信息，大大提高了通量化活细胞分析的效率。 药物与天然产物专题报告会现场

创新进展近日，南京中医药大学单进军、谢彤团队在Analytica Chimica Acta（分析化学一区，IF: 6.558）正式发表了题为In-silico-library-based method enables rapid and comprehensive annotation of cardiolipins and cardiolipin oxidation products using high resolution tandem mass spectrometer的研究性论文。该文章基于Orbitrap高分辨质谱平台，创新性的通过计算机模拟方式，建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。凭借高分辨质谱平台的超高分辨率、亚ppm级质量精度，及Stepped NCE 高能碎裂模式（HCD）获得的丰富二级碎片信息，使得该方法获得模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配一致性高。该创新分析方法的建立，对于解决以心磷脂及其氧化物为代表的、具有结构多样性及低丰度分析挑战的代谢物/脂质，进而研究其在疾病发生发展过程中的生物学效应，都有着广泛而深远的参考与借鉴价值，为探索全新的疾病生物标志物带来可能！（点击查看大图）文章赏析心磷脂（CL）是含有3-4个脂肪酰基侧链的独特磷脂。在真核生物中，它主要分布在线粒体内膜，占线粒体内膜磷脂总量的10-25%。心磷脂独特的锥状结构能稳定线粒体膜结构，参与维持线粒体正常的嵴形态。大量文献报道心磷脂参与细胞色素c、电子呼吸链蛋白的正常功能。异常的心磷脂含量、结构和心磷脂氧化会促使细胞凋亡并触发免疫炎症反应。在非靶向脂质组学研究中，发现并快速注释心磷脂及其氧化产物有助于探索心磷脂代谢在疾病发生发展过程中的生物学效应。然而，由于心磷脂及其氧化物的结构多样性及低丰度特征，给其分析鉴定带来极大的挑战。为了解决这一问题，团队在色谱和质谱条件优化的基础上，基于计算机模拟方法建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。谱库中涵盖了31578个单溶血心磷脂、52160个心磷脂以及42180个氧化型心磷脂的质谱谱图（谱图数据基于Q-Exactive-MS/MS质谱方法裂解模拟）。该模拟谱库具有较好的兼容性，且谱库中的模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配度好，匹配度得分值高，并成功地运用于线粒体非靶向心磷脂表征以及人工氧化心磷脂的研究中。（点击查看大图）该研究列出了样品与模拟谱库的匹配结果，并附上了谱图相似性评分（所有模拟谱库的二级碎片和丰度均来源于标准品模拟）。在优化的色谱条件下，模拟谱库涵盖了三个常规前体离子[M-2H]2-、[M-H]-和[M+NH4]+的二级谱图，扩充了质谱谱库中心磷脂特异性谱图的数量。三种前体离子的模拟谱库谱图相似性评分较高，均表现出较好的匹配度，体现了该方法的优势。（点击查看大图）运用此方法，该研究对心、肝、脾、肺、肾、大脑、小脑、回肠、结肠、十二指肠以及Hep2、A549两种细胞系中的心磷脂进行了定性定量分析。为了评估匹配结果、验证该数据库的可靠性，对不同谱图相似性得分段的谱图数进行统计，结果显示谱图得分值均较高。在10种动物组织线粒体和细胞系样品中，一共鉴定出392种心磷脂。通过新建的计算机模拟心磷脂谱库，能够很好的区分样本中单溶血心磷脂和心磷脂，实现对复杂生物样本中心磷脂的准确测量。（点击查看大图）该研究还建立了心磷脂氧化产物的模拟谱库，并成功对小鼠心脏和肝脏线粒体中的氧化型心磷脂进行了归属。比较了两种人工氧化方式氧化产物的偏好，发现Fenton反应易于生成+O或者+2O的氧化产物，而过氧化叔丁醇的氧化反应倾向于产生+3O或者+4O的氧化产物。通过对氧化碎片个数的统计，发现占比最多的氧化碎片是C18-OH和C18-OOH，提示含有十八个碳的脂肪酰基更易被氧化。有趣的是，在过氧化叔丁醇的反应中，肝脏线粒体中的心磷脂似乎表现出更高的氧化产率，虽然没有进一步的验证，但是推测这种氧化效率的差异可能源于肝脏和心脏不同的代谢能力。团队介绍单进军，博士，教授南京中医药大学中医儿科学研究所副所长，江苏省儿童呼吸疾病（中医药）重点实验室副主任，南京中医药大学——UC Davis医学代谢组学联合实验室中方负责人。江苏省“333高层次人才培养工程”中青年学术技术带头人，江苏省“六大人才高峰”高层次人才选拔培养对象，NIH West Coast Metabolomics Center访问学者。研究方向：代谢组学与中医药；复杂疾病代谢调控机理及中药防治作用。先后主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省“333”工程科研项目和江苏省高校自然科学研究重大项目等课题；以第yi或（共同）通讯作者在Gut Microbes，Pharmacol Res，Anal Chim Acta，Phytomedicine和药学学报等国内外期刊发表学术论文60余篇；获国家发明专利3项；获教育部科学技术进步二等奖、世界中联中医药国际贡献奖-科技进步二等奖和江苏中医药科学技术奖一、二等奖。现为世界中联儿童医药健康产品产业分会常务理事兼副秘书长、世界中联儿科专业委员会常务理事、中华中医药学会中药实验药理分会青年委员, 中国中医药信息研究会儿科分会理事、中国研究型医院学会儿科学专业委员会青年委员，《世界科学技术-中医药现代化》杂志中青年编委。谢彤，博士，副教授研究方向：运用代谢组学/脂质组学技术研究（1）呼吸疾病发病机制及中药干预作用；（2）中药复杂组分的体内外物质基础研究；（3）药物安全性。如需合作转载本文，请文末留言。

国家标准样品技术委员会天然产物国家标准样品工作组换届会议于2009年9月5日在北京紫玉饭店成功召开。上海同田生物技术有限公司、中国植物研究所，山东分析测试中心作为与会的3家企业成员参加了本次了会议。 本次会议总结了上一届工作组的工作，提出新一届工作组工作计划，并将就新一届工作组的定位及发展方向进行了讨论，最后决定新一届工作组秘书处由北京市理化分析测试中心担任。工作组由21名来自天然产物、农业、营养食品、医药、有机化学、标准化、检验检疫、有关主管部门的高层专家组成。全国标准样品技术委员会副主任陈柏年任专家组组长，工作组的任务是：对我国天然产物活性组分单体和组群国家标准样品的研复制、销售、使用实施有效的技术监控和行政监管。 会议现场 与会代表合影留念 　　2009年同田中药对照品新产品册电子版已经上传到公司网http://www.tautobiotech.com/Products_04.htm ，欢迎客户直接下载查看。 　　另 附： 泵实物图 　　技术参数：流路材料 红宝石、316L不锈钢、氧化锆陶瓷 　　压力范围 0 - 2.0Mpa 　　流量范围 0.1-10.0ml/min 　　电脑智能精确流量控制，数字屏显，超强耐腐蚀!

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 代谢是生理的基础。近年的研究证明，绝大多数人类疾病，如癌症、糖尿病和心血管疾病等都与代谢异常相关。因此，针对疾病的代谢水平上的分子机制研究已成为基础生物、转化医学研究和药物研发的焦点之一，而代谢组学和代谢流分析是代谢研究重要技术手段。 br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 今天介绍的这位专家是清华大学药学院的胡泽平，其 span style=" text-indent: 2em " 课题组的主要研究方向是以先进的生物质谱为平台，发展高效、精准的新型代谢组学和代谢流分析技术；揭示生理、疾病及药物耐药性的代谢分子机制与功能；针对疾病及药物耐药性的代谢漏洞，设计新型药物治疗靶标和治疗方案；并以功能性生物标志物和药物代谢组学促进药物研发、实现精准治疗。以下内容整理自网络资源，以飨读者。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/5c22bd31-db8f-4927-a06a-643abb6f2757.jpg" title=" 胡.jpg" alt=" 胡.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 清华大学药学院 胡泽平研究员 /span /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/bcc4f1f2-3e98-495b-ba32-e7fce58b1e48.jpg" title=" 胡2.png" alt=" 胡2.png" / /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " strong style=" text-align: justify text-indent: 2em " Q：代谢组能让我们全面理解一个生物系统，它能为研究者提供许多功能性信息。请您介绍一下，目前代谢组学主要研究手段有哪些?该领域目前的研究及临床应用情况如何? /strong /p p style=" line-height: 1.75em " 　　胡泽平：代谢是生物体进行生命活动的基础，代谢紊乱已被证明与糖尿病、肿瘤、炎症等诸多疾病密切相关。代谢组学是代谢研究的重要技术手段之一。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　从研究目的和方法的角度看，通常可将代谢组学分为非靶向代谢组学和靶向代谢组学两种类型。非靶向代谢组学致力于尽可能全面地对生物体系中的所有内源性小分子代谢物进行系统分析，而靶向代谢组学则更侧重于针对科研人员所感兴趣的一组特定的代谢物进行分析。此外，近年来，结合非靶向和靶向两种方法优势的“拟靶向”代谢组学方法也得到一定程度的发展。分析手段方面，代谢组学主要采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、核磁共振(NMR)等分析平台，其中最为常用的是LC-MS平台。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　随着近年来人们越来越多的认识到代谢研究的重要性，代谢组学在生命科学和医药研究中也得到更为广泛的应用，包括细胞代谢调控、代谢新通路、疾病代谢机制、药物新靶标发现与确证、药物药效及毒性评价、疾病诊断或预后生物标志物、药物代谢组学、精准用药等领域。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　 strong Q:我们看到目前代谢组学在促进药物研发、实现精准治疗的过程中，越来越受到重视，与其它研究方法相比，它的优势有哪些?还有哪些需要克服的困难? /strong /p p style=" line-height: 1.75em " 　　胡泽平:代谢物处于生物系统中生化活动的终端，因此反映的是已经发生的生物学事件。此外，基因表达和环境因素的变化对生物系统所产生的影响都可在代谢物水平上得到最终的表型体现。因此，与其他组学相比，以小分子(通常指分子量& lt 1000)代谢物为主要研究对象的代谢组学能够更为准确地反映生物体的终端和整体信息。通过代谢组学分析，可以深入理解相关的代谢异常。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　尽管代谢组学在上述的研究领域取得了广泛应用，其自身的发展仍然存在一些需要解决的问题。由于代谢物种类多样且浓度差异大，代谢物的分析仍然存在多方面的挑战，如基质效应、离子化抑制、代谢物的鉴定等。与其他组学特别是已经很大程度上实现了标准化的基因组学和转录组学相比，代谢组学的应用受到了不同实验室间差异性的阻碍，涉及大样本量如临床样本的代谢组学研究更需要高度可重复的可靠代谢组学分析方法，因此亟需进一步推进代谢组学的方法学标准化，包括从样品采集、制备和处理到数据的分析和解释的整个过程，从而在各实验室之间实现更为一致和可重复的代谢组学研究，以更高的准确度和精确度检测代谢表型的微妙差异。此外，检测和鉴定更多低丰度代谢物以实现更广泛的代谢组覆盖是代谢组学的另一项技术挑战。如干细胞代谢、肿瘤代谢异质性、发育代谢、免疫代谢等很多代谢研究中的可及样本量通常极少，需要超高灵敏度的方法来实现准确分析。另外，多组学数据整合正成为代谢研究的重大需求和技术瓶颈，需要开发新的生物信息学工具，将代谢组学与其他组学(基因组学、转录组学和蛋白质组学)相结合，并对多组学数据进行数据整合和预测建模，以加速大数据的多组学研究。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　 strong Q:通过生物质谱发展超灵敏度的新型痕量代谢组学和代谢流分析技术是您的课题组研究方向之一，请您介绍下，为什么要发展超灵敏的痕量代谢组学方法?什么是代谢流分析?它的具体作用是什么? /strong /p p style=" line-height: 1.75em " 　　胡泽平:如前面提到的，如干细胞代谢、肿瘤代谢异质性、发育代谢、免疫代谢等很多代谢研究中的可及样本量通常很少，需要超灵敏的方法来实现准确分析。这将为深入理解干细胞、疾病、发育和免疫细胞的代谢分子机制提供必需的技术支持，同时也将为捕捉早期肿瘤病人血液中细微的代谢变化、检测和鉴定更多低丰度代谢物以实现更广泛的代谢物覆盖、及发现早期诊断生物标志物提供技术基础。我们前期发展的基于三重四级杆质谱的超灵敏靶向代谢组学技术率先使在5,000-10,000个分离自小鼠的造血干细胞中进行代谢组学分析成为可能，并由此取得重要生物学发现，这充分证明了超灵敏痕量代谢组学技术的重要性。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　虽然代谢组学是研究代谢的重要技术手段，但由于代谢网络是复杂并且动态变化的，而代谢组学仅能提供静态的代谢物丰度信息，因此仍存在局限性。代谢流分析技术则可以很好地弥补这一局限。代谢流分析技术利用稳定同位素标记特定的化合物，通过分析下游代谢产物的稳定同位素标记模式，推算出该化合物在在细胞内代谢通路中的周转速率、方向和分布规律 通过对不同状态的生物体进行代谢流分析，即可得到生物体特定代谢通路的活跃程度，从而在动态水平上描述细胞的代谢活性。结合代谢组学和代谢流分析技术，可以更好地理解细胞内代谢网络的代谢物水平变化、流量分布和周转速率，发掘主要代谢异常通路及其生物学功能，并揭示其上下游相互调控机制。这可为理解疾病发生机制、药物靶点发现与确证等提供强有力的科学依据。代谢流分析已经广泛应用于代谢相关疾病如糖尿病、癌症、免疫、神经退行性疾病等的发病机制研究中。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　 strong Q:我们了解到，您在2016年12月加入了清华大学药学院并建立了代谢组学与疾病代谢课题组。您认为您课题组的主要特色是什么?到目前为止，课题组进展怎样?已经取得哪些重要成果? /strong /p p style=" line-height: 1.75em " 　　胡泽平:我们课题组多年来致力于疾病的代谢机制研究与药物新靶标的发现与确证，重点专注于以发现和确证药物新靶标为导向，通过发展新型痕量代谢组分析(包括代谢组学和代谢流)技术，揭示生理、疾病、或耐药性的代谢异常新通路并深入阐释其分子新机制，来发现和确证新型药物靶标，逐步形成了“发展新技术、揭示新机制、鉴定新靶标”的主要研究特色。具体来说为： /p p style=" line-height: 1.75em " 　　发展并验证基于色谱-质谱联用技术(LC-MS和GC-MS)的超灵敏痕量代谢组学方法，用于分析痕量样本(尤其是干细胞、发育)中的代谢物变化规律 发展基于稳定同位素示踪的代谢流分析技术，用于分析代谢异常通路的动态周转速率与方向 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　以所发展的代谢组学和代谢流分析技术，结合转录组学、生物信息学和分子 / 细胞生物学等方法，发掘与生理(干细胞、发育)、疾病(癌症、感染性疾病、心肌肥大)或药物耐药性相关的代谢重编程通路及其关键代谢酶，揭示其相应的功能与分子调控机制 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　基于上述功能和机制研究，发现与疾病、耐药性相关的代谢漏洞(代谢脆弱性)，确证其作为新药、克服耐药的新型分子靶标的可行性，进而用于新药研发或联合用药 发掘相应的生物标志物，用于指导临床精准用药。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　我们课题组目前已经发展了一系列基于色谱-质谱平台的代谢组学(靶向和非靶向)和代谢流分析技术方法。其中包括一种前面所提及的超灵敏的痕量靶向代谢组学方法，可在极少量(～5,000)细胞中进行代谢组学研究，并应用该方法与合作者揭示了造血干细胞异于其他造血细胞群的代谢特征及其生物学意义。此外，我们以所创建的代谢组学和代谢流分析方法为基础，进行了多项疾病代谢机制的合作研究，包括阐释了癌症细胞中新的代谢通路 非小细胞肺癌的发病、恶性黑色素瘤的转移、以及造血干细胞的代谢重编程及其分子机理，为深入理解癌症发病或转移机制，并发现新型治疗靶标提供了分子基础。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　在2016年12月回国以来的工作中，我们：1. 率先揭示了ASCL1低表达的小细胞肺癌(SCLC)亚型依赖于次黄嘌呤脱氢酶(IMPDH)介导的嘌呤从头合成的代谢机制，确证了IMPDH可作为该亚型SCLC治疗的药物新靶标，并发现了特异性靶向IMPDH的新药咪唑立宾，突破了数十年来SCLC治疗缺乏有效靶向治疗药物的瓶颈(Cell Metabolism, 2018) 2. 率先揭示了“发热伴血小板减少综合症”(Severe fever with thrombocytopenia syndrome, SFTS)病毒感染后引发精氨酸代谢异常，继而导致血小板减少和T细胞免疫功能抑制的潜在致病机制 并在临床试验中确证了“精氨酸补充疗法”可以促进患者恢复，为治疗这一致死率高达10-30%的病毒性传染病、降低病死率提供了重要的新理论和新策略(Science Translational Medicine, 2018)。另外，我们在非小细胞肺癌对EGFR TKI的耐药性、心肌肥大的代谢机制等研究中也取得了一些进展，目前相关工作正在顺利开展中。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　 strong Q:在许多代谢过程中代谢产物的动态变化范围存在个体差异问题，且易受到饮食、环境、年龄等各种因素影响，所以代谢物作为生物标记物存在一定局限性。在高噪音背景下检测出代谢组生物标记物有一定难度。您在研究过程中是否遇到过类似情况?针对这一问题，研究人员有何对策? /strong /p p style=" line-height: 1.75em " 　　胡泽平:作为精准医学的“关键词”之一，生物标志物的发现已经成为当前医学领域的研究热点之一。包括代谢组学等在内的组学技术的快速发展为发现生物标志物带来了更大的可能性。如前所述，代谢物是存在于信号通路的终端产物，因此代谢组学所提供的信息与表型更为接近，更适于疾病分型和标志物发现的研究。但是在实际研究尤其是在人体研究中，不同代谢物的水平本身相差悬殊，并且容易受到年龄、性别、饮食、是否用药等其他因素的干扰。此外代谢组学常用的技术手段如质谱检测也容易受到其他杂质的干扰，表现为强烈的背景噪声，而且不同的检测和分析体系，有不同的噪音模式。因此，基于代谢组学的生物标志物发现需特别注意排除artificial的因素影响，而这一直以来都是相关研究的挑战和难题。从代谢组学分析技术层面来说，可通过利用高特异性、高灵敏度的平台，如液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)和高分辨质谱等，并采用严格的质量控制，来对包括低丰度次生代谢物在内的尽可能多的代谢物进行全覆盖分析，并进行可靠的代谢物鉴定。从生物学角度来说，单独某一种代谢物的升高，既可能是因为合成途径的增强，也可能是由于消耗途径的抑制。因此可通过分析代谢通路上、下游代谢产物来寻找一组(而不是单一的)相关性生物标记物 尤其重要的是，针对相关性生物标记物进行进一步的生物学功能和机制验证，从而实现“功能性生物标志物”的发现，将对疾病的准确诊断或预后发挥更为重要的意义。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　 strong Q:您在清华大学药学院开展代谢组学分析技术和疾病代谢研究，您认为代谢组学分析技术在药物研发中所起的作用是什么?将来还可以应用在哪些方面? /strong /p p style=" line-height: 1.75em " 　　胡泽平:多年来的研究证实，代谢在疾病的发生、发展中起着重要作用。代谢组学研究生物体在受到病理生理刺激或遗传修饰后(包括基因或环境的改变)，其内源性代谢产物的种类及数量变化，因此所有对生物体系有影响的因素均可反映在代谢组中。利用代谢组学技术对代谢组的静态和动态进行分析，可以帮助我们理解代谢异常的生物学变化过程，在疾病的病理机制、治疗靶点的发现和验证、药物的作用及毒性研究中发挥着重要作用。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　近年来，代谢组学在理解疾病(如肿瘤)的病理机制，以及药物的作用、毒性、耐药机制研究中的作用已经受到广泛关注。因此，代谢组学在新药靶标发现与确证，以及克服耐药性的研究，以及相应的药物研发中将发挥越来越重要的作用。此外，药物代谢组学在指导临床精准用药中也将扮演更令人鼓舞的角色。 /p p style=" line-height: 1.75em " br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 0em line-height: 1.75em " 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 胡泽平课题组研究方向： /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 0em line-height: 1.75em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　基于色谱-质谱联用平台的新型代谢组学(靶向、非靶向)和代谢流分析(metabolic flux analysis)技术开发：创建和验证基于色谱-质谱联用平台(LC/MS和GC/MS)的高灵敏度、高特异性、高通量的代谢组学技术，用于分析和发现生物样本的代谢组特征与异常 创建稳定同位素示踪的代谢流分析技术，用于测量分析代谢异常相关通路的动态周转速率和方向。两者作为代谢水平上分子机制研究的互补有力工具。 /span /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-indent: 0em " 生理(干细胞、发育)、疾病(癌症、肥厚型心肌病、感染性疾病)、抗癌药物耐药性的代谢分子机制与功能：利用代谢组学和代谢流分析，结合转录组学、生物信息学和细胞、分子生物学等技术，发掘与疾病、干细胞或药物耐药性相关的代谢重编程与异常代谢通路，理解其功能与分子调控机制 并针对其代谢脆弱性发现新型药物或联合用药的分子靶标，用于新药研发、疾病分子分型和精准治疗。 /span /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-indent: 0em " 基于分子机制的功能性生物标志物研究：基于代谢组学筛选和代谢分子机制研究，发现并验证高灵敏度和高特异性的功能性生物标志物，用于癌症早期检测或药物疗效预测 并对患者进行分层，以不同治疗方案实现精准治疗。 /span /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-indent: 0em " 药物代谢组学(pharmaco-metabolomics)与精准治疗：以药物代谢组学分析用药患者代谢表型的个体差异及其与药物应答(药效和毒性)及药代的相关性，并揭示其分子机制，以指导临床用药、促进药物研发、实行精准治疗。 /span /p p style=" line-height: 1.75em " br/ /p

清华大学药学院胡泽平课题组应邀发文系统总结了代谢组学和代谢流分析技术的最新研究进展，及其在肿瘤药理学应用中的重要研究进展，包括发现抗肿瘤药物靶点以及生物标记物、揭示药物作用机制和耐药机制、促进精准治疗等。值得一提的是，该综述首次系统地总结绘制了代谢流分析中各种稳定同位素标记示踪物的工作原理及其应用(详见图2)，这将为代谢流分析技术在代谢研究领域和肿瘤药理中的广泛应用起到重要的推动作用。　　增殖中的肿瘤细胞通常以代谢重塑的方式来提供更多的生物能量和物质，以满足其自身快速增殖的需求。譬如，沃伯格效应(Warburg effect)描述了即便是在有氧的情况下，肿瘤细胞仍然会上调糖酵解途径，并产生更多的乳酸。深入理解肿瘤中的代谢重塑对于我们发现新型治疗靶点，开发抗肿瘤药物有着重大的启示作用 而代谢组学和代谢流技术的发展则极大地促进了我们对于肿瘤代谢的理解。代谢组学能够给我们提供某一静态时刻下的大量代谢物信息，而代谢流分析能够动态地告诉我们某一代谢通路的流量变化。代谢组学和代谢流相辅相成，为我们理解肿瘤代谢打开了全面且动态的崭新视角。　　图1. 基于液相色谱-质谱的代谢组学-代谢流分析流程简图　　代谢组学分析主要分为三步骤：样品制备、数据采集、和数据处理分析与生物学意义阐释。生物样本经过提取处理后，通过色谱-质谱(mass spectrometry, MS)联用或核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)来对代谢物进行分析和数据采集。简要数据处理则主要包括通过火山图和热图呈现代谢物的丰度和倍数变化，对代谢物进行通路富集分析。后续则可选择使用同位素标记的代谢流分析来揭示代谢通路的动态变化，并使用体外或者体内模型来进行代谢重塑的功能和机制验证。近年来的代谢组学技术取得一些重要进展，如胡泽平课题组发展的可用于极微量样本(如1,000-5,000个造血干细胞或者60个卵母细胞)的超灵敏代谢组学技术和Sabatini课题组发展的线粒体代谢组学等，都推动了代谢组学在代谢生物学和肿瘤生物学中的应用。　　代谢流分析(metabolic flux analysis, MFA)可以动态地揭示代谢通路的流量变化。当一个代谢物产生积累时，可能是由于其生产的增加或者是消耗的减少。基于稳定同位素示踪法的MFA则可以帮助我们测量代谢流量：带有稳定同位素标记的代谢物经过生化反应，则会导致下游代谢产物的标记，产生在特定位置被同位素标记的M+1,… ,M+n代谢物。通过分析下游代谢物的标记模式及被标记代谢物的量，我们可以计算得出感兴趣的代谢通路的流量速度和方向信息。　　图2. 稳定同位素标记示踪剂标记葡萄糖代谢通路(节选部分)　　例如图2(A)中全13C标记的葡萄糖经过糖酵解反应，生成糖酵解终产物丙酮酸。丙酮酸又可经丙酮酸脱氢酶生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环(TCA cycle)。另外，葡萄糖作为磷酸戊糖途径和丝氨酸生物合成的底物，可以标记这两条代谢途径中的中间产物。通过分析特定通路的下游产物标记，我们可以得到在某段时间内的代谢流量。图2(B)则展示了全13C标记的葡萄糖通过糖酵解代谢为丙酮酸后，可以通过丙酮酸脱氢酶和丙酮酸羧化酶两种方式进入三羧酸循环，从而产生M+2以及M+3的TCA中间产物，进而我们可以分析得到两种酶所介导的不同通路信息。　　代谢是高度复杂且受严密调控的动态变化网络。除了基于特定酶、转运体的调控外，通路之间可以通过同一中间产物而产生关联。如果能找到肿瘤细胞中相较于正常细胞而特定依赖的代谢通路，那么我们就可以精确地靶向肿瘤细胞进行治疗和干预。　　　图3. 促进肿瘤细胞生长的代谢通路及潜在治疗靶点　　图3.展示了细胞中复杂的代谢通路，包括葡萄糖的代谢(糖酵解、磷酸戊糖途径)、脂肪酸代谢、核苷酸的合成、叶酸代谢等，其中特别标记了值得调控的关键酶和转运体，以及针对这些作为靶标已进入临床试验或者已经被FDA批准的小分子药物。譬如，在胶质瘤中曾报道过突变的异柠檬酸脱氢酶(IDH)可以介导肿瘤代谢物2-羟戊二酸(2HG)的产生，展示了IDH作为抗肿瘤靶标的潜力，从而引发IDH抑制剂的开发、获批与应用。　　代谢组学与代谢流分析也可以在肿瘤药物研发中发挥重要作用，并可贯穿于每一步中：从发现靶点到理解药物作用机理，从耐药机制研究到指导精准治疗。　　经过代谢组学分析后，差异代谢物和代谢通路可引导发现潜在的生物标记物和可靶向的代谢依赖性和弱点。潜在的生物标记物可帮助肿瘤的早期诊断、预后和药物有效性预测。通过结合代谢流分析，代谢靶标可以帮助新药研发，或者是帮助科研人员更好地理解现有药物的作用机制，以及如何产生耐药，从而改善现有疗法。药理代谢组学可以用于指导精准治疗 饮食干预疗法则可以作为药物治疗的辅助手段。　　图4.代谢组学和代谢流分析技术在肿瘤药物研发和药理学中的应用　　尽管代谢组学和代谢流分析极大拓展了我们对于肿瘤生物学的理解，但是领域中依旧存在诸多技术挑战和瓶颈，比如灵敏度不足、精准度不够、难以进行代谢流分析，以及至今无法实现真正意义上的单细胞代谢组学(特别是由于灵敏度的技术瓶颈)等等。相关的技术进步和新型方法开发都将进一步促进代谢组学和代谢流分析技术在不同生物医学背景下的应用。下一阶段的研究需要更好地整合、利用所获取的代谢重塑表型和机制信息，将其转化成更好的抗肿瘤疗法。药物研发方面需要更多地关注肿瘤微环境，尤其是肿瘤细胞与免疫细胞之间的代谢相互作用。多组学整合的应用，包括基因组学、蛋白组学、代谢组学等，将有助于加深我们对于肿瘤生物学的理解和利用，进一步加速抗肿瘤药物的研发。　　以上综述文章于2021年3月1日应邀在线发表于国际知名学术期刊《药理学&治疗》(Pharmacology & Therapeutics)，题为《代谢组学、代谢流分析与肿瘤药理学》(Metabolomics, metabolic flux analysis and cancer pharmacology)，此前，胡泽平课题组曾于2019年获邀在国际知名临床药理期刊《临床药理学&治疗》Clinical Pharmacology & Therapeutics发表代谢组学技术及其在临床药理中应用的相关综述。　　清华大学药学院胡泽平研究员与烟台大学药学院王洪波教授为本文通讯作者，2016级药学院本科毕业生梁凌帆与胡泽平课题组2020级博士研究生孙菲分别为本文第一、第二作者。本研究得到了国家自然科学基金委糖脂代谢重大计划重点项目(92057209)、基金委面上项目(81973355)、国家科技部重点研发计划(2019YFA0802100-02, 2020YFA0803300)、清华-北大生命科学联合中心、北京市高精尖结构生物学中心的资助。　　点击链接，阅读原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0163725821000292