賽默飛組學技術(shù)前沿創(chuàng)新高峰論壇，帶您發(fā)現(xiàn)組學的力量
分析測試百科網(wǎng)訊 2020年11月27日，由賽默飛世爾科技主辦、分析測試百科網(wǎng)協(xié)辦的組學技術(shù)前沿創(chuàng)新高峰論壇在成都隆重舉行。本次會議旨在“發(fā)現(xiàn)質(zhì)譜力量”，邀請國內(nèi)組學領(lǐng)域大咖共討質(zhì)譜在組學研究中的“力量”，期望共同推動中國組學研究發(fā)展。
賽默飛中國區(qū)色譜與質(zhì)譜業(yè)務應用支持總監(jiān)薄濤博士主持本次大會開幕。
賽默飛生命科學質(zhì)譜副總裁兼總經(jīng)理Evett Kruka為本次大會致辭。
賽默飛質(zhì)譜研發(fā)總監(jiān) Alexander Makarov為大家介紹Orbitrap技術(shù)在生命科學領(lǐng)域的應用及發(fā)展情況。Makarov表示，今年是賽默飛Orbitrap技術(shù)投入使用第15年，已經(jīng)發(fā)展成Orbitrap混合質(zhì)譜和單一Orbitrap質(zhì)譜兩大類型。隨著人們逐漸對Orbitrap技術(shù)的認可，使用該技術(shù)發(fā)表的文章數(shù)量穩(wěn)步提升。尤其在2019年，使用Orbitrap技術(shù)所發(fā)表的文章數(shù)量已經(jīng)達到QTOF技術(shù)文章的2倍，且差距逐漸增大。Makarov表示，隨著Orbitrap技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域中使用，未來該技術(shù)的發(fā)展不可估量，非常令人期待。
大會伊始，清華大學鄧海騰教授、復旦大學唐惠儒教授、南京大學劉震教授、北京大學黃超蘭教授分別圍繞質(zhì)譜在組學研究中扮演的角色、質(zhì)譜技術(shù)在人類健康疾病研究中的發(fā)展前景、基于質(zhì)譜技術(shù)的多組學研究發(fā)展前景。
中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心 曾嶸研究員
報告題目：基于定量化分子網(wǎng)絡的精準醫(yī)學平臺
曾嶸介紹到，作為國內(nèi)最早開展生物質(zhì)譜分析的團隊之一，團隊利用質(zhì)譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)了多種疾病標志物。例如團隊利用質(zhì)譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)了磷酸化修飾定量化網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)移型結(jié)直腸癌分子分型，并構(gòu)建了個性化藥物反應預測模型；通過對胃繞道手術(shù)治療的糖尿病患者，團隊成功分辨了糖尿病肥胖者和非糖尿病肥胖者治療效果等，為疾病的治療效果評估提供了新的途徑。
曾嶸表示，蛋白質(zhì)分析是門藝術(shù)，它需要更靈敏、更深度、更高覆蓋、更高通量的分析技術(shù)來支撐。作為擁有上述優(yōu)勢的質(zhì)譜技術(shù)，未來的發(fā)展令人期待。
清華大學 鄧海滕教授
報告題目：Beyond Expression Proteomics: Probing Protein Functional Diversity in Cellular Processes
鄧海滕表示，作為蛋白質(zhì)組學的主要分析工具，質(zhì)譜在其中發(fā)揮了不可或缺的作用。團隊利用質(zhì)譜技術(shù)對肝臟中NAD輔酶分子前體NMN進行研究，發(fā)現(xiàn)NMN分子可延緩腎衰老；發(fā)現(xiàn)NNMT的含量與腫瘤發(fā)展有密切關(guān)系，當過渡表達時會促進腫瘤發(fā)展。通過多年研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6與APC/C存在精密調(diào)節(jié)關(guān)系等。
蘇黎世聯(lián)邦理工大學 Bernd Wollscheld教授
報告題目：Light-mediated discovery of surfaceome nanoscale organization and intercellular receptor interaction networks
Wollscheld表示，集成腫瘤精準醫(yī)療技術(shù)朝著更好的大數(shù)據(jù)診斷方向發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的功能與亞細胞環(huán)境有密切關(guān)系，其表面相互作用的介導信號往往難以捉摸。為此，團隊利用質(zhì)譜技術(shù)研發(fā)了LUX-MS用于活細胞光控蛋白檢測。通過這項技術(shù)對B淋巴細胞上的CD20組織檢測發(fā)現(xiàn)，蛋白表面驅(qū)動譯碼的相互作用；建立了SOG歐聯(lián)抗原同步免疫突觸，并闡明細胞表面免疫突觸的信號網(wǎng)絡，對其進行系統(tǒng)分析。
南京大學 劉震教授
報告題目：面向精準質(zhì)譜分析的分子印跡親和萃取-質(zhì)譜聯(lián)用方法研究
劉震表示，質(zhì)譜擁有非常強大的分辨能力，但需要配合完善的樣品制備技術(shù)才能發(fā)揮作用。為此，團隊研發(fā)了基于分子印記技術(shù)的靶標技術(shù)，提高了質(zhì)譜對含糖、非含糖蛋白的分析能力。與抗體比較，分子印記材料的在穩(wěn)定性方面遠超抗體，可保持2個月性能不發(fā)生改變，親和力也表現(xiàn)更好。對于不穩(wěn)定的生物標志物，團隊利用這項技術(shù)對復雜多糖樣品、多肽樣品、磷酸化樣品、單糖、多糖異構(gòu)體。對于血清和尿液中的多種蛋白，使用印跡技術(shù)也可以輕易辨別，效果好于傳統(tǒng)分析方法。
同濟大學 田志新教授
報告題目：Recent progresses on site -and structure-specific quantitative N-glycoproteomics
N糖基化有多種類型，根據(jù)不同的位點和結(jié)構(gòu)發(fā)揮不同的作用。質(zhì)譜技術(shù)作為糖蛋白檢測的有力手段，已經(jīng)在該領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。例如，團隊利用質(zhì)譜技術(shù)對COVID-19疫苗進行解析，確定了其N糖結(jié)構(gòu)的N334位點；進行了肝癌細胞HepG2和LO2對照實驗，發(fā)現(xiàn)兩者的位點異構(gòu)；通過對乳腺癌細胞和干細胞對比，發(fā)現(xiàn)兩者存在位點異構(gòu)性，對耐藥性有不同表現(xiàn)。
復旦大學 陸豪杰教授
報告題目：蛋白質(zhì)翻譯后修飾的質(zhì)譜分析
蛋白質(zhì)翻譯后修飾為蛋白質(zhì)帶來了不同功能，但為研究者帶來了分析挑戰(zhàn)。如何精準、快速的鑒別這些蛋白質(zhì)對了解其相關(guān)機理極為重要。質(zhì)譜作為“分子天平”，是實現(xiàn)這一目的的有效手段。團隊利用質(zhì)譜技術(shù)，對N糖的糖基化位點進行靶向化分析，發(fā)現(xiàn)IgG分子經(jīng)修飾衍生后，可提高衍生效率、提高了位點電荷、提高了ETD效率。將這種方法用于人血清發(fā)現(xiàn)，可提高蛋白檢測效率，能獲取更多蛋白離子碎片信息。對于蛋白質(zhì)C末端研究，團隊利用同位素標簽、富集標簽和離子化標簽配合高選擇性材料，在2644個肽段上發(fā)現(xiàn)了2985種乙?；稽c。
隨后，復旦大學陸豪杰教授、蘇州大學楊霜教授、解放軍軍事醫(yī)學科學院張萬軍研究員、王洪圍繞蛋白組學領(lǐng)域新技術(shù)、S蛋白糖基化表征、蛋白定量的必要性及最佳實踐等熱點問題進行了圓桌討論。
在代謝組學分論壇中，來自復旦大學唐惠儒教授、蒙納士大學Darren Creek教授、上海交通大學呂海濤教授、海南大學王守創(chuàng)教授、中央民族大學陳艷華副教授分別圍繞代謝組學研究的發(fā)展及現(xiàn)狀展開討論，與現(xiàn)場觀眾分享自己在代謝組學領(lǐng)域的研究成果及相關(guān)思考。
復旦大學 唐惠儒教授
報告題目：定量代謝組學與精準醫(yī)學
團隊長期致力于代謝組定量新技術(shù)體系研究。由于代謝表型復雜而重要，因此若想實現(xiàn)精準醫(yī)學，精確定量小分子代謝物成為極為重要的事情。由于人體具有2萬多種代謝產(chǎn)品，且現(xiàn)有技術(shù)難以滿足檢測需求，發(fā)現(xiàn)新的分析技術(shù)成為當務之急。質(zhì)譜作為精準定量技術(shù)，在代謝組學中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。團隊利用質(zhì)譜鑒定氨基酸代謝產(chǎn)物，在15分鐘內(nèi)可一次性同步定量150余種代謝物，并且覆蓋了22條代謝途徑。相比于傳統(tǒng)核磁表征，質(zhì)譜技術(shù)能詳細定量血清中脂肪酸組成，定量了人體中150余種花生酸等。對于未知代謝物，團隊利用核磁技術(shù)配合質(zhì)譜發(fā)展了絕對結(jié)構(gòu)準確鑒定分析方法，可在5分鐘內(nèi)鑒定血漿、細胞、組織中70種元素。
蒙納士大學Darren Creek教授
報告題目：Semi-targeted metabolomics to identify mechanisms of drug action
Creek表示，當前代謝組學非靶標分析的挑戰(zhàn)在于數(shù)據(jù)分析，信號噪音是最主要的干擾因素。利用質(zhì)譜精確確定分子質(zhì)量、明確保留時間是代謝組學實現(xiàn)精準分析的手段之一。基于上述要求和忒單，團隊利用質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合代謝組學，用于瘧疾藥物發(fā)現(xiàn)研究、阿托伐同作用機理研究、瘧疾代謝物篩選、HOHOH/嘧啶抑制劑、類喹啉化合物分析。此外，團隊也建立了多變量分析法，已經(jīng)用于類青蒿素成分分析、指導異戊二烯合成合成、分析α-亞麻酸代謝等。
上海交通大學 呂海濤教授
報告題目：Mass spectrometry based precision-targeted metabolomics
所有高等生命都有代謝過程，若想探明生命機理必須要了解細胞代謝過程，代謝組學因此而生。由于傳統(tǒng)分析方法不能滿足檢測代謝改變過程和代謝產(chǎn)物變化，為此團隊利用質(zhì)譜技術(shù)研發(fā)了新的檢測方法，實現(xiàn)了穩(wěn)定的信號輸出，在14種生物組織中識別了231種功能脂質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了84種與臨床檢驗指標相關(guān)的代謝物。基于此項技術(shù)，團隊借助Fe3+、Mn2+、Mg2+分析了生物膜的功能性和形成等。
海南大學 王守創(chuàng)教授
報告題目：基于HPLC-MS的植物代謝多樣性解析
植物不同的代謝產(chǎn)物反映了植物不同的生理過程，如何準確的檢測這些復雜代謝產(chǎn)物成為制約而人們了解植物生理過程的因素之一。團隊利用高通量、高敏感性的質(zhì)譜對茄科作物的代謝物進行分析，發(fā)現(xiàn)在同一種植物中，不同部位的初級代謝產(chǎn)物存在顯著差異，例如柑橘和柚子中的柑橘類黃酮代謝產(chǎn)物含量差異明顯。進一步研究發(fā)現(xiàn)，類黃酮能夠改變柑橘的苦甜。團隊通過分析番茄中的有毒生物堿，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過人類馴化后，其生物堿基因發(fā)生缺失，但茄堿等營養(yǎng)物質(zhì)的含量也發(fā)生不同程度的降低。通過對表達的基因進行分析，團隊找到了關(guān)鍵基因，對其進行改變后發(fā)現(xiàn)相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)含量顯著提升，但有害生物堿含量沒有產(chǎn)生變化。
中央民族大學 陳艷華副教授
報告題目：質(zhì)譜成像技術(shù)與代謝組學的研究進展
質(zhì)譜技術(shù)能廣泛覆蓋代謝組學目標物，因此，團隊開發(fā)了基于質(zhì)譜技術(shù)的代謝組學定性與定量分析方法?；谶@種方法，團隊實現(xiàn)了檢測血漿中1324種代謝產(chǎn)物同時檢測，實現(xiàn)1015個血漿中代謝產(chǎn)物的快速定量分析。針對含量較低的功能性代謝物，團隊研發(fā)了基于衍生化串聯(lián)質(zhì)譜的脂肪酸、甾體激素代謝輪廓分析方法等。
在質(zhì)譜成像方面，團隊研發(fā)了具有知識產(chǎn)權(quán)的空氣動力輔助離子化質(zhì)譜（AFADESI-MS），其具有免標記、高靈敏、高覆蓋特點。利用這個質(zhì)譜，團隊實現(xiàn)了生物組織中結(jié)構(gòu)、功能性代謝物的高效識別、分布特征和分子病理研究。同時，團隊將AFADESI-MS與代謝組學相結(jié)合，建立了整體代謝組學生物標志物的研究思路。目前團隊將這一思路應用于臨床食管癌組織的原位代謝組學研究，實現(xiàn)潛在原位標志物的精確表征以及相關(guān)標識物的分布區(qū)域特征，實現(xiàn)了從代謝產(chǎn)物和代謝酶兩個層次全面表征腫瘤的代謝改變?；谏鲜龀晒?，團隊成功建立了食管癌診斷模型并應用于臨床診斷和藥物研發(fā)中，其有望成為一種新型分子病理診斷工具。
在隨后的表型組學分論壇中，同濟大學丁琛教授、凱萊譜CEO劉華芬、BGI任艷、北京大學黃超蘭教授對表型組學的發(fā)展進行了討論，同時也分享了自己表型組學的相關(guān)研究成果。
同濟大學 丁琛教授
報告題目：人類表型組計劃
人類的組學計劃始于基因組學，但隨著從基因到表型的直接關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)幾乎殆盡，且從微觀到宏觀的征途障礙重重，因此傳統(tǒng)基因組研究的遺傳學范式面臨挑戰(zhàn)。表型組學概念因此而出，其代表從出生到死亡過程中，形態(tài)特征、功能、行為等生物、物理、化學形狀的組合，是人類生命密碼的另一半。隨著人類分析技術(shù)的不斷進步，從最早的基因組轉(zhuǎn)錄到蛋白質(zhì)組學的質(zhì)譜分析，目前人們已經(jīng)利用先進成像技術(shù)實現(xiàn)了微觀-宏觀的表型解析。除了分析技術(shù)本身，仍需要配套的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)匯總平臺的支撐。
杭州凱萊譜精準醫(yī)學 CEO 劉華芬
報告題目：多組學研究在新冠研究中的應用
基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學可以告訴人們機體內(nèi)可能發(fā)生哪些變化，代謝組學可以告知機體內(nèi)正在發(fā)生的變化，因此若想了解機體發(fā)生的變化，需要將組學研究相結(jié)合，這樣才能實現(xiàn)精準醫(yī)療這一概念。例如，如何實現(xiàn)COVID-19重癥患者的早期診斷，自爆發(fā)以來一直是醫(yī)學界的難題。凱萊譜通過質(zhì)譜技術(shù)對患者血清進行非靶向分析，共鑒定出了941種代謝物，其中204種發(fā)生顯著改變的代謝物與疾病嚴重程度有關(guān)，進一步闡釋為什么新冠病人沒有力氣、肝臟解毒功能受損等，同時研究團隊發(fā)現(xiàn)了巨噬細胞、血小板和補體系統(tǒng)調(diào)節(jié)通路異常原因等。
目前，凱萊譜通過對磷脂、鞘磷脂、游離脂肪酸、氨基酸分析，對新冠病人回復情況進行研究，期望為臨床治療提供進一步的幫助。
BGI 任艷工程師
報告題目：Prediction and validation of mouse meiosis-essential genes based on transomics analysis during spermatogenesis
精子問題占男性不孕不育病因的75%，利用多組學技術(shù)研究對小鼠精子減數(shù)分裂前期的9類細胞研究，發(fā)現(xiàn)了8002種蛋白，其中關(guān)系較為密切的蛋白與減數(shù)分裂相關(guān)，關(guān)系疏遠的蛋白與細胞正常運作相關(guān)。經(jīng)過鑒定，共有159種蛋白與減數(shù)分裂有關(guān)，2151種與減數(shù)分裂無關(guān)。通過敲除Zcwpw1基因，小鼠發(fā)現(xiàn)無法形成同源染色體，無法進行減數(shù)分裂。
北京大學 黃超蘭教授
報告題目：多組學在生物標志物開發(fā)中的應用
質(zhì)譜技術(shù)起源于百年之前，至今已經(jīng)有5位諾貝爾獎得主，也是組學研究的重要分析工具。它可以實現(xiàn)從元素分析到生物大分子分析。團隊利用質(zhì)譜技術(shù)開發(fā)精氨酸化PTM新領(lǐng)域，采用絕對定量蛋白質(zhì)組方法精確描繪TCR-CD3復合物酪氨酸動態(tài)磷酸化修飾全貌，揭示了亞基CD3e的單磷酸化及其新功能；通過尿液蛋白組揭示了早期新冠病毒感染為免疫抑制，緊密連接破壞，大規(guī)模代謝紊亂。利用IMS技術(shù)，團隊實現(xiàn)了毫秒級檢測新冠患者尿液樣本，可用于無癥狀患者的快速篩查。對于單細胞蛋白組研究，團隊研發(fā)的檢測芯片可在1個Hela細胞中檢測2138種蛋白，是目前人類單顆細胞鑒定蛋白個數(shù)最多的方法。
