基于质谱分析的代谢组学研究进展

质谱分析技术是代谢组学研究的重要技术之一。该文通过近5年来的文献分析,对基于质谱分析的代谢组学研究方法的新进展,包括样品前处理方法、分析检测方法、数据处理方法等,以及近年来代谢组学在疾病诊断、药物研发、营养学、毒理学、运动医学等领域的应用进展,进行了较全面的综述,并对未来的发展趋势进行了展望。     

色谱-质谱联用技术在代谢组学中的应用

代谢组学是对生物体受外部刺激所产生的小分子代谢产物的变化或其随时间的变化进行研究的一门学科,以实现对体液、细胞以及组织提取物等复杂的生物样本中所有代谢产物的定性和定量分析为研究目标。色谱-质谱联用技术在代谢组学的研究中已显示出极大的发展潜力。本文主要综述近年来代谢组学研究中涉及的色谱-质谱联用技术及其数据处理方法,重点介绍各种分离技术的特点及其在应用中的关键问题,并对其在代谢组学应用中的未来发展给予展望。     

基于质谱技术的代谢组学研究及其在中国的发展

代谢组学是关于生物系统代谢物组成及变化规律的科学,是系统生物学的重要组成部分.质谱技术是目前代谢组学研究中最主要的分析手段之一,广泛应用于代谢组学各个领域.本文阐述了基于质谱技术的代谢组学方法及其应用,重点介绍和评论了近年来我国在该领域取得的进步和成果,并对基于质谱技术的代谢组学研究目前存在的问题及未来的发展进行了分析与展望.     

基于液相色谱-质谱技术的代谢组学分析方法新进展

液相色谱-质谱联用技术是代谢组学研究领域的主要技术平台之一,近年来基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学分析方法获得了巨大发展。本文结合本研究组在代谢组学方面的研究成果,综述了近年来液相色谱-质谱联用技术在代谢组学分析方法方面的新进展,并对其发展前景进行了展望。综述引用文献41篇。     

基于质谱数据的计算代谢组学方法学研究进展

代谢组学旨在对代谢组进行全景的分析,从而发现生物现象或规律.由于代谢物的种类和数量都非常庞大,对代谢组的分析高度依赖于分析仪器和方法.质谱是代谢组分析最有用的工具,超高效液相色谱-高分辨质谱可以从生物样品中获得大量的代谢物离子特征,获得丰富的代谢组信息,但如何对质谱数据进行挖掘和利用仍面临极大的挑战.计算代谢组学可以充分利用质谱采集的数据,结合统计、化学计量学、人工智能等方法实现对代谢组学数据的高效处理和分析,推动代谢组学的发展.本文在给出代谢组数据特点的基础上,综述了数据驱动的计算代谢组学方法学进展,包括特征提取、代谢物的注释和鉴定,并简要介绍了知识辅助的计算代谢组学方法,最后对计算代谢组学方法学下一步的发展进行了展望.     

色谱-质谱联用技术在中药代谢组学研究中的应用

代谢组学是研究生物体被扰动后其代谢产物种类、数量及变化规律的科学,研究理念与中医药理论的整体、动态观念非常一致,目前很多工作已将代谢组学应用于中药药效物质基础、作用机制、复方及配伍规律等研究中,有望推动中医药现代化进程。色谱-质谱联用技术是代谢组学的主要分析技术平台,该文综述了近3年来色谱-质谱联用技术在中药代谢组学研究中的应用,重点介绍不同分离技术的特点及最新进展,并讨论了其存在的问题。     

基于质谱分析动物组织代谢组学的样本制备策略

代谢组学主要研究生物体内小分子代谢物种类和数量的变化,能够准确的反映生命体终端和表型信息。尽管代谢组学技术进步主要得益于分析平台的发展,但是生物样本的制备作为其先决条件,近年来受到广泛的关注,尤其在质谱领域,而动物组织代谢组学因其制备策略的局限性正面临着在体液分析中未遇到的挑战,如提取流程非常耗时,有机溶剂大量使用等。本文结合近几年国内外研究人员发表的相关文献及大量的实验工作,综述了代谢组学组织样本的制备策略及发展方向,为进一步使用代谢组学研究动物生命科学提供参考。     

气相色谱-质谱和液相色谱-质谱联用方法用于口腔癌代谢组学分析

口腔癌的发病率占全身恶性肿瘤的第6位,正确区分正常状态与良性和恶性口腔肿瘤,是恰当选择治疗方案的关键所在。本研究中,首先利用液相色谱-质谱和气相色谱-质谱联用方法分别得到健康人、良性口腔肿瘤患者和恶性口腔肿瘤患者血浆、尿液和唾液的代谢轮廓,然后应用正交信号校正的偏最小二乘法进行多变量统计分析。结果表明健康人、良性肿瘤患者和恶性肿瘤患者在血浆、尿液和唾液等3种体液代谢中都可以被区分开,而且找到和鉴定出19个重要差异代谢物。相关代谢通路分析显示,与健康人相比,良性和恶性口腔肿瘤患者都存在能量代谢紊乱和脂类代谢失衡的现象,但恶性口腔肿瘤患者还表现出三羧酸循环和肌醇代谢异常,这为临床诊断及治疗提供了重要信息。     

基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学分析方法研究进展

代谢组学是研究小分子代谢物的有用工具,能够直接反映生命体终端和表型信息,在精准医学和转化医学中发挥着重要作用。色谱-质谱联用技术具有灵敏度高、选择性好、动态范围宽、信息丰富等优点,已成为代谢组学研究的主要技术平台。代谢组学分析方法的创新与进展是代谢组学在各领域广泛应用的重要前提。该文综述了近5年来基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学分析方法取得的成果,并对目前存在的问题及发展前景给予展望。综述引用文献81篇。     

基于液相色谱-质谱技术的肾脏代谢组学分析方法研究

建立了一种基于高效液相色谱-超高分辨质谱技术的肾脏代谢组学分析方法。肾脏组织于液氮中研磨成粉后,采用甲基叔丁基醚/甲醇/水溶剂体系进行提取,分别得到强极性部分(下层)和弱极性部分(上层)提取物,依次采用HILIC亲水色谱柱和反相C₁₈色谱柱进行梯度洗脱分离后,进行高分辨质谱分析。采用电喷雾离子源(ESI),正、负离子模式检测,扫描方式为全扫描,扫描范围为100～1 000 Da,质量分辨率为120 000。结果表明,该方法灵敏度高,专属性强,稳定性良好,可同时获取肾脏组织中的强极性和弱极性代谢物信息,可为肾脏疾病和药物肾毒性生物标志物的发现提供一种新的方法。     

基于质谱的代谢组学方法在烟草化学中的应用研究

中烟工业公司为云南烟草“十一五”时期烟草工业科技的发展做出了指导方针,数字烟草作为实施云南烟草品牌差异化发展的六个重点领域之一,有极大的发展空间。烟草的数字性不能仅仅停留在企业的IT设备上,应该成为一种企业思维,形成企业的一种大局面观,这是数字烟草内涵的表现。烟     

基于非负分解方法的质谱成像数据特征提取

质谱成像技术能够在同一个实验里无需标记手段而获得样品表面的分子信息及其分布信息,是当前质谱分析的热点.其分析所得数据量大且复杂,使其特征难以提取.多元统计分析方法,特别是主成分分析法已应用于质谱成像数据的压缩和特征提取.然而由于主成分分析常产生负的数据结果,其意义难以解释且不易分解为单一的特征.本研究开发出一种基于非负分解的质谱成像数据提取方法,能够提取单一的分子特征及其在样品上的分布特征,并将多个单一的特征分布通过红、绿、蓝三色叠加显示,获得轮廓直观的综合特征分布.应用本方法对小鼠脑组织切片质谱成像数据进行分析,可直观分解出灰质区域、白质区域和背景区域,相对主成分分析方法更直观且易于解释.应用本方法对在同一个样品靶上的人膀胱癌变组织和其相邻非癌变组织切片质谱成像数据进行分析,癌变与非癌变组织间差异清晰直观.本研究设计的质谱成像软件可由http://www.msimaging.net获取.     

基于人工神经网络的生物组织质谱成像分类与识别方法

生物组织质谱成像技术不仅能够展示组织的生物分子信息,而且能直观地显示分子空间分布,是当今生物质谱的研究热点.如何对生物组织质谱成像的数据进行基于生物分子的有效分类与识别是该领域关注的重要问题,特别对于病变组织与其邻近非病变组织的区分与识别和生物组织功能区域的划分与鉴定具有重要的意义.本研究开发出一种新的分类与识别方法.其流程是,首先进行质谱成像数据预处理,应用无监督的自组织特征映射网络区分组织样品区与非组织区域,提取组织区域的质谱数据,应用有监督的学习向量量化网络对已知类别数据进行学习训练,建立模型;应用模型对未知样品进行识别.应用本方法对6个膀胱癌患者的膀胱癌变组织与邻近非癌变组织的质谱成像数据进行分类与识别,结果显示,癌变组织判错率低于23.38％,而非癌变组织判错率低于9.08％,表现出较高的准确度;对3片邻近的小鼠大脑切片质谱成像数据进行白质与灰质区域划分,将中间的1片用于训练,两边的2片用于验证,结果显示,自组织特征映射网络的分类结果与学习向量量化网络的预测结果不一致率低于4％.本方法基于生物分子的质谱成像组织区域分类与识别,具有较高准确度和操作简便等优点,在临床医学研究领域有大规模的应用潜能.     

High‐Spatial Resolution Mass Spectrometry Imaging: Toward Single Cell Metabolomics in Plant Tissues

Mass spectrometry imaging (MSI) is a powerful tool that has advanced our understanding of complex biological processes by enabling unprecedented details of metabolic biology to be uncovered. Through the use of high‐spatial resolution MSI, metabolite localizations can be obtained with high precision. Here we describe our recent progress to enhance the spatial resolution of matrix‐assisted laser desorption/ionization (MALDI) MSI from ∼50 μm with the commercial configuration to ∼5 μm. Additionally, we describe our efforts to develop a ‘multiplex MSI’ data acquisition method to allow more chemical information to be obtained on a single tissue in a single instrument run, and the development of new matrices to improve the ionization efficiency for a variety of small molecule metabolites. In combination, these contributions, along with the efforts of others, will bring MSI experiments closer to achieving metabolomic scale.     

Field Desorption Mass Spectrometry

Field desorption (FD) enables mass-spectrometric investigation of large organic molecules without their vaporization. The present state of our theoretical understanding of the ionization of these molecules in the adsorbed state on organic emitters is described. The special problems of the technique and prospective developments in the apparatus for future analytical problems are outlined. The present progress report concentrates on analytical studies of biochemical model compounds and degradation products from environmental chemicals and drugs. The method is particularly suitable for the detection and identification of submicrogram quantities of underivatized polar substances present in complex mixtures or pre-purified extracts from biological materials.     

Sequence Analysis of Polypeptide by Mass Spectrometry

The method described in this work provides a sensitive and fast technique for investigating the primary structure of peptides with molecular weight up to 3340 amu. Usually, the metastable ion kinetic energy spectra (MIKES) and collisional activated decomposition (CAD) spectra provide complementary information for the FAB mass spectra, the MIKES and CAD spectra generally contain high-mass sequence ions.     

质谱匹配概率方法及结果可靠性评价

质谱匹配概率方法不仅能提供纯样品的分析结果,而且也能区分混合物中的成分。因而为大大提高对质谱数据的分析能力提供了可能性,并扩大了它在有机物鉴定方面的应用。本文介绍该方法作环境空气中有机物质谱分析及与综合控制系统资料的比较,并以美国标准局的标准参考数据库作比较。同时讨论了该方法的优点和不足     

生命科学中的质谱学

本文扼要地叙述了近来生命科学中质谱学的发展动向和作者在这一领域中所开展的研究工作。     

溶液中蛋白质的气液荷电萃取电离质谱研究

利用自主研制的气液荷电萃取电离装置实现了溶液中蛋白组分的荷电萃取电离直接质谱分析.系统考察了所用气体种类、气泡路径长度、溶液电压、气压等条件对溶液中溶菌酶等蛋白荷电萃取电离的影响,以期得到最佳蛋白质信号.在以CO2为萃取气体、气泡路径长度32 cm、溶液电压+2 kV、气压0.05 MPa条件下,溶菌酶在水、纯水稀释200倍尿液、未稀释尿液中的浓度分别为1×10-8 mol/L、1×10-7 mol/L、1×10-5 mol/L时获得谱图信噪比(S/N≥3)类似,信号强度不受样品管内径大小影响,所用尿液最小体积为6 mL,但对珍稀样品可进一步减少用量.与ESI-MS相比,本方法获得更多低价态蛋白质离子,对溶液中的小分子基体、无机盐具有更强的耐受性,且辣根过氧化物酶经气液苛电萃取电离能保留53.9%活度.本方法具有无需复杂样品预处理、无化学试剂污染的特点,有望为分析复杂基质中蛋白质提供一种新方法.     

热重-质谱联用(TG-MS)技术应用进展

简要介绍了热分析技术发展的一个重要方向——热重-质谱联用(TG-MS)在近几年的应用进展，内容主要包括TG-MS技术在动力学、材料、无机化合物及催化剂、环保能源领域取得的研究成果，并展望了该技术的应用前景，引用文献36篇。