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許國旺:中國質譜人同心前行 挑戰更多原創工作

發布時間:2018-09-25 閱讀次數:1831次

由中國質譜學會、中國化學會質譜分析專業委員會和中國儀器儀表學會分析儀器分會質譜儀器專業委員會聯合主辦的“2018年中國質譜學術大會”將于2018年11月23日在廣州召開。近年來,隨著質譜在代謝組學的突破性應用越來越多,并有望與精準醫學緊密結合用于臨床。日前,應中國質譜學會秘書處之邀,分析測試百科網采訪了中國科學院大連化學與物理研究所的許國旺研究員,邀請他從自己研究的角度談談中國質譜大會和中國質譜的發展。

中國科學院大連化學與物理研究所研究員 許國旺

中國質譜大會:展示中國質譜的整體力量

關于即將召開的中國質譜大會,許國旺談到兩大意義:首先在形式方面,以前是各學會/團體自行舉辦小型會議,這次將大家組織起來,開一個中國質譜大會,和以往形式不同,將展示中國質譜的整體力量。第二,在國家的長期支持下,我國從質譜平臺到研究水平都有了非常大的提高,進入到一個新時代,首屆中國質譜大會將是新時代下全國質譜水平的一次集中展示。

將質譜在代謝組學中的應用推向臨床

許國旺研究員是我國代謝組學領域著名的學術帶頭人之一。他首先以藥物研究為例給我們科普了代謝組學與傳統藥物代謝研究的區別:傳統藥物代謝研究關注藥物在體內的代謝過程和產物等,主要研究外源性物質在體內的變化;而代謝組學研究聚焦于機體對藥物的應答,研究生命體由此產生的各種內源性代謝物的改變。

代謝組學發展至今已近20年時間,兩大主要研究工具分別是核磁和質譜,其中使用質譜的比例超過60%,尤其是高分辨的質譜同超高效液相色譜聯用,越來越成為代謝組學研究的主要工具,將在精準醫學、轉化醫學等方面發揮越來越重要的作用,如用于疾病的分型、標志物的發現及機制研究等。隨著代謝組學研究的深入,術中應用、床旁檢測及手術進程等都可以用質譜,比如判斷腫瘤與否,是良性還是惡性等,未來質譜在臨床上的應用也將越來越多。除了臨床醫學方面,基于質譜的代謝組學亦在農業、食品、環境、藥物研發等方面發揮著積極的作用。

隨著質譜的發展,臨床上許多醫院正在采購或已經采購了質譜儀,今后越來越多的醫院也將把質譜納為常規儀器或科研儀器用于臨床,如臨床生化檢驗、臨床免疫學檢驗、臨床微生物檢驗以及臨床分子生物診斷、參考值的建立等。質譜的優點是靈敏度高、特異性好、準確度高,與其他臨床常規方法不同,一次實驗可測定多種物質(多靶標)。

目前,我國獲得CFDA批準的質譜檢測試劑盒只有幾個:新生兒遺傳篩查、同型半胱氨酸檢測、25-羥基維生素D檢測、臨床微生物檢驗、1,5-脫水葡萄糖醇檢測等,盡管血藥濃度監測和藥物代謝研究也在使用質譜,但仍然需要質譜工作者發展更多適合于臨床應用的新方法,促進質譜的應用。我國也在倡導應用LDT(Laboratory Developed Test)做質譜的臨床檢測。如果能做好質量保證和質量控制,將會有越來越多的醫院用質譜,而隨著LDT相關規則的實施,定會加速臨床質譜推廣的力度。

首個通過臨床批準的質譜檢測膽汁酸試劑盒

談了LDT后,許國旺介紹了正在開展的符合現有CFDA法規認可的代謝物檢測的試劑盒的開發工作。“我們研制了一種基于質譜的膽汁酸檢測試劑盒,通過與浙江漢庫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,經過多年的努力與嚴格的審核流程,終于于2017年底通過浙江省食品藥品管理局的批準”。

據悉,該試劑盒正在浙江、江蘇、安徽等十多家醫院進行臨床試用推廣,可應用于各種與膽汁淤積相關的(肝膽)疾病中甘膽酸的準確測定。以妊娠期膽汁淤積癥為例,使用總膽汁酸,由于無法區分不同類型的膽汁酸,假陰性和假陽性都較高。同時,目前臨床上治療膽汁淤積的常用藥是熊脫氧膽酸,如用免疫發光測定總膽汁酸,熊脫氧膽酸對內源性膽汁酸的測定存在很大干擾。而用LC-MS來做膽汁酸的檢測,這種干擾可以消除。

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“精準醫學的第一步是精準測量,如果無法做到精準測量,就無法做到精準醫學。而質譜技術無疑是精準檢測不可替代的工具。”許國旺總結說。

國際首創擬靶向代謝組、擬靶向脂質組分析方法

代謝組、脂質組研究中,最經典的分析方法主要有兩種:非靶向和靶向。前者一般用高分辨質譜如Q-TOF,而后者則多采用三重四極桿質譜,各有優劣,若能將二者的優點相互結合定會取得更好的分析效果。為此,許國旺課題組發展了一種擬靶向(Pseudotargeted)的質譜分析法,在方法建立時,運用非靶向方法發現樣品中存在的代謝物,并鎖定其保留時間和檢測的離子對,在此基礎上構建數據庫;在代謝組學研究時,調用數據庫的信息用三重四極桿質譜儀器使用多反應檢測(MRM)方式對各個樣品的代謝組進行采集。該方法具有良好的線性、重復性,更低的檢測限,更好的數據質量,尤其適合大規模代謝組、脂質組學的分析。目前許國旺實驗室已經建立了包含1000多個代謝物的擬靶向代謝組學分析方法和包含19個脂類,3377個脂質離子對,覆蓋7000多種脂質分子結構的擬靶向脂質組學分析方法。

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從非靶向(左)向擬靶向(右)脂質組分析的轉變示意圖

這種將靶向和非靶向相結合的方法已被UC DAVIS的Oliver Fiehn教授稱為第二代代謝組學方法,并被國際上多個實驗室采用。

除此之外,許國旺實驗室已建立了國際先進的綜合性代謝組學研究平臺,并與大連達碩信息技術有限公司合作開發了商品化的代謝組LC-MSn數據庫。

質譜領域未來的挑戰

“我覺得要做的工作很多!”許國旺說,“我曾在德國的臨床檢驗中心工作過,并一直同他們保持著良好的合作關系。我問中心的工作人員:為什么現在在臨檢中心里質譜的使用沒有期望中的那么普及?他們說:首先,質譜需要專業人員對儀器進行維護,即需要受過專門訓練的工程師。而如果由儀器公司來維護,因臨檢中心往往要24小時工作,儀器有故障時儀器公司的響應不一定及時。所以第二個原因是質譜公司對儀器的維護問題。第三,質譜儀器的使用應該盡量簡化。盡管如此,由于臨床質譜的市場實在太大,很多著名質譜公司的儀器已在或正在中國申請CFDA的許可,進入臨床。

那其它的醫療器械臨床檢驗如何做?以我以前工作的德國Tuebingen大學醫學院中心實驗室為例,常規臨床指標檢測線上所有操作都是全自動的。醫院不同科室采來樣本,貼上條形碼,放到傳送箱里,用傳送帶傳送至臨檢中心,機械手自動挑選管子選擇樣本,自動掃描條形碼,自動分配儀器采用SOP方法進行檢測,檢測好后自動放到冰箱里儲存。分析師打印報告時,如果發現有疑問,在電腦上點擊樣品號,流水線的機械手就到冰箱里采來留樣再分析一遍,整個檢測是閉環的。這個實驗室有很好的工程師,遇到問題能及時維護解決。而質譜,他們還不能這樣。使質譜成為臨床自動檢測系統中的一環是各國質譜專家目前正在積極努力的一個目標”。

為中國質譜事業奉獻的三大方面

許國旺研究員也借此機會表達了自己期望為中國質譜事業奉獻的三大方面。“我主要從事科學研究,創新性的工作是主體。我將努力做好以質譜為核心的創新研究,并將其用到代謝組學、食品安全等領域。把自己的工作做好,正是為中國質譜做貢獻的重要部分。其次,百花齊放才是春,我們做好科研后還要做好普及推廣工作。平時很多對代謝組學、質譜分析感興趣的朋友常來問我,能不能到我們這里來學習?我們是科研單位,平時沒有這方面的接待能力,包括住宿、時間和精力,常常不敢答應。為滿足大家需求,今年10月我們將在大連舉辦一個基于質譜的代謝組學培訓班,擬準備17個講座,總結20年來我們將質譜用于代謝組學研究的經驗,分享一些科研心得。第三個方面,要做好學術交流。我本人是色譜、質譜、代謝組學相關的許多國際會議的科學委員會的常委、委員或組織者,所以通過積極的國際學術交流,一方面展示中國的創新成果,另一方面也把國際上最先進的技術帶回來,同我國的發展相結合,用到國家的需求上。”

中國質譜在國際上的影響力

談到中國質譜在國際上的影響力,許國旺表示:首先,近年來中國質譜已在國際上取得了較大的影響力和較高的地位,并正在逐步提高。比如質譜相關的主流國際學術會議上,組織方常會邀請中國學者做大會報告或keynote報告。其次,質譜相關的主流學術期刊上,中國學者發表的高水平文章也越來越多。可見我國的質譜是和化學學科的其它分支在同步前進。但同時我們也應該看到差距,突出表現在高檔的質譜儀器和原創性的質譜成果上,這兩方面我們今后都要努力改進,我們要將更多的精力投入到原創性的研究中去。

寄語首屆中國質譜大會

許國旺教授最后祝愿首屆中國質譜大會取得圓滿成功,并用16字寄語中國質譜大會:同心同德,砥礪前行,抓住時機,開好盛會。


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