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张丽华:质谱大会促进学科交叉 催生更高水平原始创新

发布时间:2018-09-27 阅读次数:401次

  近20年来,组学研究的不断深入对推动全球质谱技术取得突飞猛进的发展起到了至关重要的作用。由于组学研究对分辨率、动态范围、灵敏度等极限性能的不断追求,推动了质谱技术的迅猛发展,并迅速扩展至几乎我们所知的各个领域。质谱已成为诸多领域发展亟需的重要分析工具。在“2018年中国质谱学术大会”将于今年召开之际,分析测试百科网采访到中国科学院大连化学物理研究所的张丽华研究员,她将在蛋白质组学研究的角度出发,畅谈质谱的作用和中国质谱学术大会的意义。

大连化物所生物分子高效分离与表征研究组组长张丽华

1+1>2 开启中国质谱新时代

  谈到即将召开的中国质谱学术大会的意义,张丽华表示:质谱本身涉及物理、化学、电子、生命科学等多学科方向。今年11月中国质谱学术大会第一次把物理学会和化学学会的质谱会议同时融合召开,起到了1+1>2的效果,开辟了中国质谱的新时代。在会议上不同学科背景的学者通过深入交流,必将加速中国质谱的发展,具有深远的意义。 “以前我们化学背景的学者更关心质谱领域化学相关的研究进展。如希望产生更高层次的创新,还需依赖物理学的源头改进。因此,如只参加一个学会的质谱会,得到的知识就会受限。”张丽华说,“今年集中开会,可推动知识交叉,更好地促进质谱发展;同时也提供了一个非常重要的质谱界交流平台。”

质谱是蛋白质组学研究的重要工具

  谈到自己的研究同质谱的关系,张丽华说:质谱对蛋白质组研究非常重要。

  蛋白质组研究的对象非常复杂。不管是细胞、组织还是体液,一个简单的样本包含蛋白质的种类可能达上万种;如果考虑到蛋白质的翻译后修饰和可变剪切等,种类可以达到上百万种。样品中蛋白质的丰度范围分布非常广,甚至可以达到12个数量级。此外,生物样品中蛋白质的种类和含量是随时空动态变化的。张丽华说:“我们团队最擅长的是色谱,发展了诸多高效样品制备和高分辨色谱分离新材料新方法。在实现规模化蛋白质鉴定、定量、相互作用分析,甚至结构解析方面必须依赖质谱。”

  在蛋白质组研究的全流程中,张丽华团队从定性、定量和相互作用三个阶段开展研究,质谱应用贯穿全程。通过提高肽段的离子化效率实现了深度覆盖的定性分析;发展了基于二级质谱特征碎片离子的定量方法,提高定量的精准度;发展了化学交联质谱新技术,用于研究蛋白质之间的相互界面。“蛋白质组学研究的每个环节、每个阶段几乎都离不开质谱技术。”张丽华说,“瞄准一些重要的科学问题,比如生物学家非常感兴趣而采用现有手段解决不了的问题,我们开展色谱-质谱联用的方法学研究,提高鉴定的灵敏度、定量的准确度和相互作用位点解析的覆盖度。希望这些努力会同时推动质谱分析能力的不断提升。由于我们不擅长质谱硬件的设计和改造,非常希望通过此次质谱大会的平台将促进我们和更多同行之间的合作,尤其期待通过与物理专家合作改进仪器,帮助我们开展目前无法进行的研究。我们所王方军研究员正在利用杨学明院士在基金委支持下研制的极紫外自由电子激光装置,通过提高待测物的碎裂效率,改善质谱的鉴定能力。利用物理和化学结合,解决生物问题,有可能是推动质谱进步的重要契机。借助此次质谱大会的契机,我们希望能与更多业界发展物理前沿技术的研究者一起合作,产生更多创意。”

二十年前和质谱的初次邂逅

  张丽华回顾说,自己1996年进实验室以来,实验室在1997年购置了第一台质谱;而现在实验室已有很多台高端质谱。1999年,远赴德国从事博士生联合培养研究就是想用对方实验室的CE-MS开展工作;而如今许多外国学者到化物所开会,纷纷惊叹中国实验室的质谱之多,设备之先进。“我们实验室的发展,从一个侧面反映了中国质谱普及和提升的程度。不过这些高端质谱均从国外进口,真希望有一天我们能用到我们中国自己研制的高端质谱。”张丽华说,“近年来中国质谱行业发展迅速,已有多款质谱相继问世。我们非常期待以后能用到国产的适于生物大分子分析的高端质谱。当然,这需要一些时间,不仅是设计理念,还期待材料、工艺等诸多方面的整体提升。如今我们所用的每一台国际大品牌质谱,它们背后通常有公司和大学、科研院所团队的合作、设计、应用、改进、完善和生产的鼎力合作,最后进入市场。因此,当我们购置使用时已经比国外顶尖科学家晚用了至少1-2年。若有一天我们能够在第一时间就用到我们自己研制的性能卓越的质谱,对于我们的科研产出将有极大推动作用。质谱国产化虽然很艰苦,但我们必须走这条路。”

中国质谱厚积薄发,地位提升指日可待

  谈到中国质谱在世界上的地位,张丽华表示,以前大家觉得质谱太贵,中国做质谱研究和应用的实验室少,在全球的影响和话语权就会受限。现在各个行业各个领域包括大学科研院所、大中型企业、出入境等检测单位,质谱已越来越普及。我国科学家曾统计过,中国学者目前在国际分析化学相关期刊发表文章的数量和引用率是突飞猛进的。近几年随中国质谱使用的推广和普及,质谱相关文章的数量也在不断增加。仅从近几年化学会的质谱大会来看,每届人数增长非常迅速。虽然目前中国质谱在全球的影响力和地位尚未位居首位,但随着越来越多的中国学者进入该领域,用质谱技术解决更多前沿科学问题,相信未来中国质谱的国际地位将得到快速提升。“我个人对此非常乐观。”张丽华说。

中国质谱大会具有里程碑意义

  最后,张丽华对将要举办的中国质谱大会表示祝贺,她说:“对于中国质谱的发展,它将会是一个里程碑的会议,意义非常深远。希望将来中国质谱大会不仅能为我们创造更好的多学科交流平台,而且也作为开放的窗口,让世界顶级专家更好地了解我们的工作,促进我国质谱事业的不断发展。现在大家一提到质谱大会,第一反应就是ASMS;希望不久的未来,中国质谱大会变成中国的一个盛会,并吸引更多海外专家学者,不断提升我们在世界的影响力和地位。期待在不久的将来,中国质谱大会的影响力能逐渐与ASMS媲美,并产生越来越深远的影响。”