中國礦業(yè)大學(北京)與北京協(xié)和醫(yī)院團隊聯(lián)合構(gòu)建PCs分子異構(gòu)體鑒定新策略
基于脂質(zhì)分子可變域組合分子結(jié)構(gòu)驅(qū)動的磷脂酰膽堿（PCs）雙鍵位置異構(gòu)體UPLC-MS/MS定性、定量策略
作者：鐵偲，崔馨戈，張志軍，耿祎聰，劉婷，戎曉娟，鄭昕
通訊單位：北京協(xié)和醫(yī)院臨床藥理研究中心，中國礦業(yè)大學（北京）
合作單位：新疆維吾爾自治區(qū)藥物研究所， SCIEX（中國）
論文DOI：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c04032
研究成果簡介：
中國礦業(yè)大學（北京）鐵偲團隊與北京協(xié)和醫(yī)院臨床藥理研究中心鄭昕團隊基于SCIEX QTRAP 5500 LC-MS/MS構(gòu)建了脂質(zhì)分子化學結(jié)構(gòu)驅(qū)動保留時間預測算法的磷脂酰膽堿（PCs）分子異構(gòu)體鑒定策略。通過對PCs分子可變結(jié)構(gòu)單元的分析，窮舉樣本中可能的PCs分子結(jié)構(gòu)，并基于神經(jīng)網(wǎng)絡算法預測全部PCs分子的油水分配系數(shù)及保留時間窗口，以此為依據(jù)開展樣本中PCs雙鍵位置異構(gòu)體的鑒定。通過對照品以及SCIEX ZenoTOF 7600中EAD碰撞模式在PCs精細結(jié)構(gòu)雙鍵位置中特征“V”型碎片分布對鑒定的PCs異構(gòu)體進行了交叉驗證?；谠摲椒ㄔ诖笫蠓谓M織樣本中共計鑒定出分屬于35種分子組成的130種PCs異構(gòu)體，并發(fā)現(xiàn)了在塵肺造模過程中含相同?；M成的PCs分子分布的高度相關(guān)性。相關(guān)成果最近以“A Novel Structure-Driven Predict-to-Hit Strategy for PC Double Bonds Positional Isomers Identification Based on Negative LC-MRM Analysis”為題，在線發(fā)表于分析化學領(lǐng)域著名學術(shù)期刊Analytical Chemistry（IF: 7.4）。
脂質(zhì)分子精細結(jié)構(gòu)鑒定：
脂質(zhì)作為四種基本生命物質(zhì)，廣泛參與了包括能量代謝、信號傳導等諸多生命過程，并于其中承擔了非常重要的作用。近20年來，伴隨著質(zhì)譜技術(shù)的快速發(fā)展，對生命分子大規(guī)模研究的組學技術(shù)得以實現(xiàn)。稍晚于代謝組學，專門的脂質(zhì)組學技術(shù)經(jīng)歷了一個高速迅猛發(fā)展過程。通過對以PC等為代表的脂質(zhì)分子的表征，人們發(fā)現(xiàn)了在生理、病理過程中脂質(zhì)分子有著顯著的變化。但是進一步對脂質(zhì)分子生物功能的探索卻在相當長的一段時間內(nèi)受限于脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的復雜性。
相較于氨基酸、糖等生物分子，脂質(zhì)分子同分異構(gòu)現(xiàn)像更為普遍。具有相同分子組成的脂質(zhì)分子酰基組成的鑒定，特別是酰基雙鍵位置異構(gòu)的鑒定，長期以來都是分析化學家努力攻克的難題，同時這也是開展進一步脂質(zhì)分子生物功能探討的必要前提。經(jīng)典的質(zhì)譜CID碰撞技術(shù)并不能解決這個難題。
近年來，包括OzID, UVPD, EIEIO, MAD, RDD在內(nèi)的氣相反應的脂質(zhì)分子雙鍵位置鑒定技術(shù)被開發(fā)出來用于脂質(zhì)分子雙鍵位置異構(gòu)的鑒定?；谶@些技術(shù)，人們認識到含有不同雙鍵位置異構(gòu)的脂質(zhì)分子在生理、病理過程中承擔著明顯不同的作用。對脂質(zhì)分子異構(gòu)體的鑒定與定量是進一步推進脂質(zhì)分子生物功能的必經(jīng)路徑。
在本研究中，研究人員首先開發(fā)了一個能夠完全分離磷脂酰膽堿（PCs）雙鍵位置異構(gòu)體的色譜方法，通過對PCs分子可變結(jié)構(gòu)單元的分析，窮舉樣本中可能的PCs分子結(jié)構(gòu)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡算法預測全部PCs分子的油水分配系數(shù)及保留時間窗口，對樣本中PCs雙鍵位置異構(gòu)體進行了鑒定。同時通過對照品比對分析，以及使用SCIEX ZenoTOF 7600中EAD碰撞模式對完全色譜分離的PCs雙鍵位置異構(gòu)體進行碎片分析，應用EIEIO模式下，PCs雙鍵位置處出現(xiàn)的典型“V”型碎片分布對鑒定的PCs異構(gòu)體進行了交叉驗證。譜圖清晰地展示了該策略的有效性。
基于該方法在大鼠肺組織樣本中共計鑒定出分屬于35種分子組成的130種PCs異構(gòu)體，并發(fā)現(xiàn)了在塵肺造模過程中含相同酰基組成的PCs分子分布的高度相關(guān)性。這些結(jié)果表明雙鍵位置是脂質(zhì)分子參與體內(nèi)生命過程調(diào)控的重要特異性依憑，通過對PCs 雙鍵位置異構(gòu)體在生理、病理過程中調(diào)控情況的研究，將為進一步揭曉脂質(zhì)分子的生物功能提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
結(jié)果表明，該策略有效提升了PCs雙鍵位置異構(gòu)體鑒定的效率，提升了檢測靈敏度，保證了異構(gòu)體定量的可靠性，極大降低了開展脂質(zhì)分子雙鍵位置異構(gòu)體生物功能探索的門檻。
鐵偲，副教授，中國礦業(yè)大學（北京）
課題組主要研究方向包括基于質(zhì)譜檢測技術(shù)的新型分析策略的開發(fā)，以及其在復雜生命體系分析中的應用。近年來，聚焦內(nèi)源性信號小分子在疾病發(fā)生、發(fā)展、藥物干預過程中的調(diào)控作用與相關(guān)機制研究。嘗試通過對包括脂媒介、5-HT，GABA在內(nèi)不同代謝通路的信號小分子代謝、分布調(diào)控的表征，結(jié)合相關(guān)轉(zhuǎn)錄組學與蛋白組學數(shù)據(jù)，探索疾病發(fā)生、發(fā)展以及對應的藥物干預起效的分子調(diào)控機制，推動基于內(nèi)源性信號分子的疾病診斷生物標志物以及藥物快速篩選策略研究。主持/參與包括國家自然科學基金，863計劃，國家科技重大專項的多項課題。在Analytical Chemistry，Analyst等業(yè)內(nèi)主要期刊發(fā)表SCI論文50余篇，授權(quán)專利2項，獲中國分析測試協(xié)會CAIA獎一等獎。
鄭昕 副研究員 北京協(xié)和醫(yī)院臨床藥理研究中心 主任助理
主要研究者，從事新藥的I期臨床研究。主要研究方向為創(chuàng)新腫瘤藥物PK/PD研究，復雜生物基質(zhì)中的藥物/生物標志物的定量分析研究，以及代謝產(chǎn)物鑒定研究等。做為負責人承擔了國家自然科學基金青年基金，國家實驗室開放課題和協(xié)和中青年基金等，作為主要參與人員參與了十一五、十二五和十三五新藥創(chuàng)制國家重大科技專項。發(fā)表研究論文40余篇，以第一/并列第一作者在《Journal of Thoracic Oncology》，《Journal of Hematology and Oncology》，《Journal of Chromatography A》等雜志發(fā)表文章，授權(quán)發(fā)明專利3項。中國藥理學會定量藥理學專業(yè)委員會委員、北京藥理學會藥物代謝專業(yè)委員會委員、《協(xié)和醫(yī)學雜志》青年編委、中國合格評定認可委員會（CNAS）17025評審員；CFDI核查專家等。作為完成人獲得中國藥學會科學技術(shù)獎二等獎。
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