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许国旺:中国质谱人同心前行 挑战更多原创工作

发布时间:2018-09-25 阅读次数:433次

由中国质谱学会、中国化学会质谱分析专业委员会和中国仪器仪表学会分析仪器分会质谱仪器专业委员会联合主办的“2018年中国质谱学术大会”将于2018年11月23日在广州召开。近年来,随着质谱在代谢组学的突破性应用越来越多,并有望与精准医学紧密结合用于临床。日前,应中国质谱学会秘书处之邀,分析测试百科网采访了中国科学院大连化学与物理研究所的许国旺研究员,邀请他从自己研究的角度谈谈中国质谱大会和中国质谱的发展。

中国科学院大连化学与物理研究所研究员 许国旺

中国质谱大会:展示中国质谱的整体力量

关于即将召开的中国质谱大会,许国旺谈到两大意义:首先在形式方面,以前是各学会/团体自行举办小型会议,这次将大家组织起来,开一个中国质谱大会,和以往形式不同,将展示中国质谱的整体力量。第二,在国家的长期支持下,我国从质谱平台到研究水平都有了非常大的提高,进入到一个新时代,首届中国质谱大会将是新时代下全国质谱水平的一次集中展示。

将质谱在代谢组学中的应用推向临床

许国旺研究员是我国代谢组学领域著名的学术带头人之一。他首先以药物研究为例给我们科普了代谢组学与传统药物代谢研究的区别:传统药物代谢研究关注药物在体内的代谢过程和产物等,主要研究外源性物质在体内的变化;而代谢组学研究聚焦于机体对药物的应答,研究生命体由此产生的各种内源性代谢物的改变。

代谢组学发展至今已近20年时间,两大主要研究工具分别是核磁和质谱,其中使用质谱的比例超过60%,尤其是高分辨的质谱同超高效液相色谱联用,越来越成为代谢组学研究的主要工具,将在精准医学、转化医学等方面发挥越来越重要的作用,如用于疾病的分型、标志物的发现及机制研究等。随着代谢组学研究的深入,术中应用、床旁检测及手术进程等都可以用质谱,比如判断肿瘤与否,是良性还是恶性等,未来质谱在临床上的应用也将越来越多。除了临床医学方面,基于质谱的代谢组学亦在农业、食品、环境、药物研发等方面发挥着积极的作用。

随着质谱的发展,临床上许多医院正在采购或已经采购了质谱仪,今后越来越多的医院也将把质谱纳为常规仪器或科研仪器用于临床,如临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验以及临床分子生物诊断、参考值的建立等。质谱的优点是灵敏度高、特异性好、准确度高,与其他临床常规方法不同,一次实验可测定多种物质(多靶标)。

目前,我国获得CFDA批准的质谱检测试剂盒只有几个:新生儿遗传筛查、同型半胱氨酸检测、25-羟基维生素D检测、临床微生物检验、1,5-脱水葡萄糖醇检测等,尽管血药浓度监测和药物代谢研究也在使用质谱,但仍然需要质谱工作者发展更多适合于临床应用的新方法,促进质谱的应用。我国也在倡导应用LDT(Laboratory Developed Test)做质谱的临床检测。如果能做好质量保证和质量控制,将会有越来越多的医院用质谱,而随着LDT相关规则的实施,定会加速临床质谱推广的力度。

首个通过临床批准的质谱检测胆汁酸试剂盒

谈了LDT后,许国旺介绍了正在开展的符合现有CFDA法规认可的代谢物检测的试剂盒的开发工作。“我们研制了一种基于质谱的胆汁酸检测试剂盒,通过与浙江汉库健康科技有限公司的子公司-杭州康拓生物科技有限公司合作,经过多年的努力与严格的审核流程,终于于2017年底通过浙江省食品药品管理局的批准”。

据悉,该试剂盒正在浙江、江苏、安徽等十多家医院进行临床试用推广,可应用于各种与胆汁淤积相关的(肝胆)疾病中甘胆酸的准确测定。以妊娠期胆汁淤积症为例,使用总胆汁酸,由于无法区分不同类型的胆汁酸,假阴性和假阳性都较高。同时,目前临床上治疗胆汁淤积的常用药是熊脱氧胆酸,如用免疫发光测定总胆汁酸,熊脱氧胆酸对内源性胆汁酸的测定存在很大干扰。而用LC-MS来做胆汁酸的检测,这种干扰可以消除。

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“精准医学的第一步是精准测量,如果无法做到精准测量,就无法做到精准医学。而质谱技术无疑是精准检测不可替代的工具。”许国旺总结说。

国际首创拟靶向代谢组、拟靶向脂质组分析方法

代谢组、脂质组研究中,最经典的分析方法主要有两种:非靶向和靶向。前者一般用高分辨质谱如Q-TOF,而后者则多采用三重四极杆质谱,各有优劣,若能将二者的优点相互结合定会取得更好的分析效果。为此,许国旺课题组发展了一种拟靶向(Pseudotargeted)的质谱分析法,在方法建立时,运用非靶向方法发现样品中存在的代谢物,并锁定其保留时间和检测的离子对,在此基础上构建数据库;在代谢组学研究时,调用数据库的信息用三重四极杆质谱仪器使用多反应检测(MRM)方式对各个样品的代谢组进行采集。该方法具有良好的线性、重复性,更低的检测限,更好的数据质量,尤其适合大规模代谢组、脂质组学的分析。目前许国旺实验室已经建立了包含1000多个代谢物的拟靶向代谢组学分析方法和包含19个脂类,3377个脂质离子对,覆盖7000多种脂质分子结构的拟靶向脂质组学分析方法。

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从非靶向(左)向拟靶向(右)脂质组分析的转变示意图

这种将靶向和非靶向相结合的方法已被UC DAVIS的Oliver Fiehn教授称为第二代代谢组学方法,并被国际上多个实验室采用。

除此之外,许国旺实验室已建立了国际先进的综合性代谢组学研究平台,并与大连达硕信息技术有限公司合作开发了商品化的代谢组LC-MSn数据库。

质谱领域未来的挑战

“我觉得要做的工作很多!”许国旺说,“我曾在德国的临床检验中心工作过,并一直同他们保持着良好的合作关系。我问中心的工作人员:为什么现在在临检中心里质谱的使用没有期望中的那么普及?他们说:首先,质谱需要专业人员对仪器进行维护,即需要受过专门训练的工程师。而如果由仪器公司来维护,因临检中心往往要24小时工作,仪器有故障时仪器公司的响应不一定及时。所以第二个原因是质谱公司对仪器的维护问题。第三,质谱仪器的使用应该尽量简化。尽管如此,由于临床质谱的市场实在太大,很多著名质谱公司的仪器已在或正在中国申请CFDA的许可,进入临床。

那其它的医疗器械临床检验如何做?以我以前工作的德国Tuebingen大学医学院中心实验室为例,常规临床指标检测线上所有操作都是全自动的。医院不同科室采来样本,贴上条形码,放到传送箱里,用传送带传送至临检中心,机械手自动挑选管子选择样本,自动扫描条形码,自动分配仪器采用SOP方法进行检测,检测好后自动放到冰箱里储存。分析师打印报告时,如果发现有疑问,在电脑上点击样品号,流水线的机械手就到冰箱里采来留样再分析一遍,整个检测是闭环的。这个实验室有很好的工程师,遇到问题能及时维护解决。而质谱,他们还不能这样。使质谱成为临床自动检测系统中的一环是各国质谱专家目前正在积极努力的一个目标”。

为中国质谱事业奉献的三大方面

许国旺研究员也借此机会表达了自己期望为中国质谱事业奉献的三大方面。“我主要从事科学研究,创新性的工作是主体。我将努力做好以质谱为核心的创新研究,并将其用到代谢组学、食品安全等领域。把自己的工作做好,正是为中国质谱做贡献的重要部分。其次,百花齐放才是春,我们做好科研后还要做好普及推广工作。平时很多对代谢组学、质谱分析感兴趣的朋友常来问我,能不能到我们这里来学习?我们是科研单位,平时没有这方面的接待能力,包括住宿、时间和精力,常常不敢答应。为满足大家需求,今年10月我们将在大连举办一个基于质谱的代谢组学培训班,拟准备17个讲座,总结20年来我们将质谱用于代谢组学研究的经验,分享一些科研心得。第三个方面,要做好学术交流。我本人是色谱、质谱、代谢组学相关的许多国际会议的科学委员会的常委、委员或组织者,所以通过积极的国际学术交流,一方面展示中国的创新成果,另一方面也把国际上最先进的技术带回来,同我国的发展相结合,用到国家的需求上。”

中国质谱在国际上的影响力

谈到中国质谱在国际上的影响力,许国旺表示:首先,近年来中国质谱已在国际上取得了较大的影响力和较高的地位,并正在逐步提高。比如质谱相关的主流国际学术会议上,组织方常会邀请中国学者做大会报告或keynote报告。其次,质谱相关的主流学术期刊上,中国学者发表的高水平文章也越来越多。可见我国的质谱是和化学学科的其它分支在同步前进。但同时我们也应该看到差距,突出表现在高档的质谱仪器和原创性的质谱成果上,这两方面我们今后都要努力改进,我们要将更多的精力投入到原创性的研究中去。

寄语首届中国质谱大会

许国旺教授最后祝愿首届中国质谱大会取得圆满成功,并用16字寄语中国质谱大会:同心同德,砥砺前行,抓住时机,开好盛会。