许国旺课题组提出基于纳升电喷雾质谱直接进样的代谢组学分析新方法

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近日，我所生物分子高分辨分离分析及代谢组学研究组（1808组）许国旺研究员团队在纳升电喷雾质谱直接进样的代谢组学分析新方法研究方面取得新进展，基于纳升电喷雾直接进样的高分辨质谱（nanoESI DI-HRMS），分别结合质谱信息非依赖采集（DIA）、拼接式质谱采集、毛细管微探针取样等技术，实现了大规模人群样本代谢组的高通量分析和20个哺乳动物细胞脂质组的高通量高灵敏检测。
　　色谱-质谱联用是目前代谢组学分析的主流方法，但是色谱分离速度限制了其在大规模样本分析中的应用。直接进样质谱（DI-MS）虽然通量高，但面临着离子抑制效应导致代谢物检测灵敏度降低、缺少色谱分离使得定性定量困难等挑战。因此，亟需发展与DI-MS相配的高灵敏度的质谱数据采集技术和数据分析技术。

　　针对上述难题，该团队提出了一种基于纳升电喷雾直接进样高分辨质谱（nanoESI DI-HRMS）的非靶向代谢组学分析策略：将一级精确质量、同位素分布模式、二级质谱相似度、母离子和子离子强度相关性等结合，使代谢物的定性准确率高于94%；定量方面采用一级母离子结合二级特征碎片离子的方式来实现。此方法稳定可靠，2-3分钟可分析一个样品，适合于大规模样本的高通量代谢组学研究。

　　另一方面，传统的细胞代谢组学分析方法通常需要数百万个细胞，但对许多稀有细胞例如循环肿瘤细胞、原代肿瘤细胞、干细胞等，面临着细胞数不足的问题。该团队在上述工作基础上，建立了一种基于毛细管微探针的细胞取样、96孔板脂质在线提取、nanoESI DI-HRMS拼接式质谱数据采集的新方法，实现了3分钟内从20个哺乳动物细胞中检测19类脂质、500多种脂质代谢物。该平台在生命科学和临床医学研究中具有应用潜力。
　　相关工作分别以“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”为题，发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、大连化物所创新基金、大连化物所-青岛能源所融合基金等项目的资助。（文/图 徐天润、王利超、胡春秀）
　　文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01480；https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c00373


       文章来源：大连化物所
       许国旺，研究员，中国科学院大连化学物理研究所生物技术部常务副主任，中国科学院分离分析化学重点实验室主任，代谢组学研究中心主任。2004年获国家自然科学基金委杰出青年基金资助。现任中国化学会色谱专业委员会主任、中国化学会质谱专业委员会副主任、中国抗癌协会肿瘤代谢委员会副主任。担任Metabolomics，Anal.Chim.Acta，Anal.Bioanal.Chem.，J.Chromatogr.B等10多个国内外杂志编委。迄今已合著5本书、在PNAS,Hepatology,Clin.Chem.,Cancer Res.,Diabetes Care,Diabetologia,Anal.Chem.等国际著名杂志发表系列文章。H-指数:55（Web of Science Core Collection）、68(Google)。申请发明专利超百件（其中50多项已授权）。研究方向包括复杂样品分离分析方法的创新性研究；代谢组学分析技术平台及其在疾病、中药、植物表型、食品安全等方面应用的研究。