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張麗華:質譜大會促進學科交叉 催生更高水平原始創新

發布時間:2018-09-27 閱讀次數:1539次

  近20年來,組學研究的不斷深入對推動全球質譜技術取得突飛猛進的發展起到了至關重要的作用。由于組學研究對分辨率、動態范圍、靈敏度等極限性能的不斷追求,推動了質譜技術的迅猛發展,并迅速擴展至幾乎我們所知的各個領域。質譜已成為諸多領域發展亟需的重要分析工具。在“2018年中國質譜學術大會”將于今年召開之際,分析測試百科網采訪到中國科學院大連化學物理研究所的張麗華研究員,她將在蛋白質組學研究的角度出發,暢談質譜的作用和中國質譜學術大會的意義。

大連化物所生物分子高效分離與表征研究組組長張麗華

1+1>2 開啟中國質譜新時代

  談到即將召開的中國質譜學術大會的意義,張麗華表示:質譜本身涉及物理、化學、電子、生命科學等多學科方向。今年11月中國質譜學術大會第一次把物理學會和化學學會的質譜會議同時融合召開,起到了1+1>2的效果,開辟了中國質譜的新時代。在會議上不同學科背景的學者通過深入交流,必將加速中國質譜的發展,具有深遠的意義。 “以前我們化學背景的學者更關心質譜領域化學相關的研究進展。如希望產生更高層次的創新,還需依賴物理學的源頭改進。因此,如只參加一個學會的質譜會,得到的知識就會受限。”張麗華說,“今年集中開會,可推動知識交叉,更好地促進質譜發展;同時也提供了一個非常重要的質譜界交流平臺。”

質譜是蛋白質組學研究的重要工具

  談到自己的研究同質譜的關系,張麗華說:質譜對蛋白質組研究非常重要。

  蛋白質組研究的對象非常復雜。不管是細胞、組織還是體液,一個簡單的樣本包含蛋白質的種類可能達上萬種;如果考慮到蛋白質的翻譯后修飾和可變剪切等,種類可以達到上百萬種。樣品中蛋白質的豐度范圍分布非常廣,甚至可以達到12個數量級。此外,生物樣品中蛋白質的種類和含量是隨時空動態變化的。張麗華說:“我們團隊最擅長的是色譜,發展了諸多高效樣品制備和高分辨色譜分離新材料新方法。在實現規模化蛋白質鑒定、定量、相互作用分析,甚至結構解析方面必須依賴質譜。”

  在蛋白質組研究的全流程中,張麗華團隊從定性、定量和相互作用三個階段開展研究,質譜應用貫穿全程。通過提高肽段的離子化效率實現了深度覆蓋的定性分析;發展了基于二級質譜特征碎片離子的定量方法,提高定量的精準度;發展了化學交聯質譜新技術,用于研究蛋白質之間的相互界面。“蛋白質組學研究的每個環節、每個階段幾乎都離不開質譜技術。”張麗華說,“瞄準一些重要的科學問題,比如生物學家非常感興趣而采用現有手段解決不了的問題,我們開展色譜-質譜聯用的方法學研究,提高鑒定的靈敏度、定量的準確度和相互作用位點解析的覆蓋度。希望這些努力會同時推動質譜分析能力的不斷提升。由于我們不擅長質譜硬件的設計和改造,非常希望通過此次質譜大會的平臺將促進我們和更多同行之間的合作,尤其期待通過與物理專家合作改進儀器,幫助我們開展目前無法進行的研究。我們所王方軍研究員正在利用楊學明院士在基金委支持下研制的極紫外自由電子激光裝置,通過提高待測物的碎裂效率,改善質譜的鑒定能力。利用物理和化學結合,解決生物問題,有可能是推動質譜進步的重要契機。借助此次質譜大會的契機,我們希望能與更多業界發展物理前沿技術的研究者一起合作,產生更多創意。”

二十年前和質譜的初次邂逅

  張麗華回顧說,自己1996年進實驗室以來,實驗室在1997年購置了第一臺質譜;而現在實驗室已有很多臺高端質譜。1999年,遠赴德國從事博士生聯合培養研究就是想用對方實驗室的CE-MS開展工作;而如今許多外國學者到化物所開會,紛紛驚嘆中國實驗室的質譜之多,設備之先進。“我們實驗室的發展,從一個側面反映了中國質譜普及和提升的程度。不過這些高端質譜均從國外進口,真希望有一天我們能用到我們中國自己研制的高端質譜。”張麗華說,“近年來中國質譜行業發展迅速,已有多款質譜相繼問世。我們非常期待以后能用到國產的適于生物大分子分析的高端質譜。當然,這需要一些時間,不僅是設計理念,還期待材料、工藝等諸多方面的整體提升。如今我們所用的每一臺國際大品牌質譜,它們背后通常有公司和大學、科研院所團隊的合作、設計、應用、改進、完善和生產的鼎力合作,最后進入市場。因此,當我們購置使用時已經比國外頂尖科學家晚用了至少1-2年。若有一天我們能夠在第一時間就用到我們自己研制的性能卓越的質譜,對于我們的科研產出將有極大推動作用。質譜國產化雖然很艱苦,但我們必須走這條路。”

中國質譜厚積薄發,地位提升指日可待

  談到中國質譜在世界上的地位,張麗華表示,以前大家覺得質譜太貴,中國做質譜研究和應用的實驗室少,在全球的影響和話語權就會受限。現在各個行業各個領域包括大學科研院所、大中型企業、出入境等檢測單位,質譜已越來越普及。我國科學家曾統計過,中國學者目前在國際分析化學相關期刊發表文章的數量和引用率是突飛猛進的。近幾年隨中國質譜使用的推廣和普及,質譜相關文章的數量也在不斷增加。僅從近幾年化學會的質譜大會來看,每屆人數增長非常迅速。雖然目前中國質譜在全球的影響力和地位尚未位居首位,但隨著越來越多的中國學者進入該領域,用質譜技術解決更多前沿科學問題,相信未來中國質譜的國際地位將得到快速提升。“我個人對此非常樂觀。”張麗華說。

中國質譜大會具有里程碑意義

  最后,張麗華對將要舉辦的中國質譜大會表示祝賀,她說:“對于中國質譜的發展,它將會是一個里程碑的會議,意義非常深遠。希望將來中國質譜大會不僅能為我們創造更好的多學科交流平臺,而且也作為開放的窗口,讓世界頂級專家更好地了解我們的工作,促進我國質譜事業的不斷發展。現在大家一提到質譜大會,第一反應就是ASMS;希望不久的未來,中國質譜大會變成中國的一個盛會,并吸引更多海外專家學者,不斷提升我們在世界的影響力和地位。期待在不久的將來,中國質譜大會的影響力能逐漸與ASMS媲美,并產生越來越深遠的影響。”


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