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作者:an888    发布于:2024-03-01 23:31   

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  中国科学院上海营养与健康研究所研究员林旭研究组与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员曾嵘研究组合作,分别在Diabetologia、TheAmericanJournalofClinicalNutrition上,发表了题为Associationsofplasmaglycerophospholipidprofilewithmodifiablelifestylesandincidentdiabetesinmiddle-agedandolderChinese、Plasmaglycerophospholipidprofile,erythrocyten-3PUFAs,andmetabolicsyndromeincidence:aprospectivestudyinChinesemenandwomen的研究论文。近几十年来,我国居民的肥胖、代谢综合征及糖尿病等心血管代谢性疾病的患病率快速攀升,威胁居民健康。健康的生活方式是国际公认的预防和控制这类疾病经济有效的方法,但目前人们对其在疾病过程中的复杂影响和调控路径认识有限。近年来,包括脂质组在内的代谢组学技术的快速发展,为发现疾病早期的生物标记物、阐释疾病发生发展相关的代谢通路和调控因素提供了契机。在诸多脂质分子中,甘油磷脂(glycerophospholipid,GPLs)作为哺乳动物细胞膜含量丰富的磷脂,参与了多种生理功能,如细胞信号传导、脂蛋白分泌和代谢,以及内质网、线粒体的功能等。大量动物研究提示,GPL代谢紊乱能引发内质网应激、以及肥胖、胰岛素抵抗、血脂异常等代谢异常。迄今为止,国际上有关GPL与糖尿病、代谢综合征的前瞻性队列研究有限,尤其是在亚洲人群中的研究十分匮乏。林旭团队与曾嵘团队合作,通过采用高通量靶向液相色谱-电喷雾串联质谱法定量检测了2248名参加“中国老龄人口营养健康状况研究”志愿者的基线种GPLs。林旭组博士生陈双双和副研究员孙亮等在GPL与糖尿病的相关研究(Diabetologia)中发现:(1)8种GPLs[1种溶血磷脂酰胆碱、6种磷脂酰胆碱(PC)以及1种磷脂酰乙醇胺(PE)],尤其是与脂质从头合成途径(denovolipogenesispathway,DNL)脂肪酸相关的PC水平升高可显著增加6年糖尿病发病风险(相对风险比值比:1.13-1.25;图1);(2)其中4种仅包含饱和、单不饱和的脂肪酸酰基链的GPLs[PC(16:0/16:1,16:0/18:1,18:0/16:1)和PE(16:0/16:1)]与高精制谷物(大米和面条),低鱼类、奶制品和大豆制品摄入相关的膳食模式呈显著正相关(PP-interP-inter研究工作得到中科院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金及上海市科技重大专项等的资助。论文链接:1、2

  卫生部临检中心组织的2018年第一次临床微生物室间质评已经结束,但关于流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的鉴定问题,在微信朋友圈里谈得正热烈(见文《溶血or流感?傻傻分不清?》)[1]。主要是因为在这次质评中,生化鉴定仪和有些品牌的质谱仪的鉴定结果出错了。令小布自豪的是,布鲁克MALDIBiotyper质谱的鉴定结果与标准答案完全相符!所以小布在这里来一段点评。流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌虽然同属,但属于两个不同的种,致病性和临床意义也大不相同,前者是上呼吸道感染的常见致病菌,而后者是上呼吸道的正常定植菌。小布认为要认真、仔细地把它们区分开,千万不要混淆!可是这两种菌的亲缘关系很近,用传统的形态学和生化方法难以区分。虽然产荚膜的流感嗜血杆菌可以通过荚膜肿胀实验区别于溶血嗜血杆菌,但有些流感嗜血杆菌是不产荚膜的,通常被认为是无法分型的。同样,虽然有的溶血嗜血杆菌能够通过卫星试验观察到溶血环,但不是所有的溶血嗜血杆菌都能观察到明显的溶血环。难道就没有好办法了吗?当然不是!质谱是区分流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的好方法早在2013年中国CDC的研究人员就通过质谱图的聚类分析,发现质谱可以把流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌清楚地分成两类,甚至可以把不同地区来源的菌株进一步细分(见图1)[2]。▲图1.流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的聚类分析树状图(MALDIBiotyper结果)2014年荷兰公共卫生区域实验室、荷兰医学中心与布鲁克微生物研发中心共同发表了MALDIBiotyper能够正确鉴定流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的文章[2],专家们通过分析不同来源的277个菌株,发现质谱法与测序法鉴定流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的结果几乎完全一致(见表1)。▼表1.流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的MALDIBiotyper质谱法与测序法鉴定结果比较另外,布鲁克公司在美国FDA注册进行临床试验的结果显示:通过对74个流感嗜血杆菌和31个溶血嗜血杆菌的检测MALDIBiotyper质谱法鉴定100%正确!(结果摘自布鲁克公司提交美国FDA的报告)可见,质谱是区分流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌可以信赖的方法!有些老师不免心生疑问:既然布鲁克质谱的鉴定结果都是正确的,那为什么其它品牌的质谱鉴定错了呢?质谱法的数据库和鉴定结果的算法非常重要原来呀,质谱鉴定微生物时,需要通过软件拿采集到的样品“蛋白指纹图”到数据库里进行逐个比对,因此,数据库建立与比对时所采用的理念与算法,以及数据库的容量,是影响鉴定结果非常重要的因素。布鲁克MALDIBiotyper的建库理念是以菌株为单位,数据库中每个条目都是一个独立的菌株。它的比对算法是采用指纹识别中的“模式识别”算法,就是把样品的“蛋白指纹图”与数据库中所有菌株的“蛋白指纹图”快速自动地进行逐个图逐个峰的比较,看看每对比对的“蛋白指纹图”之间有哪些峰是匹配的,哪些峰是不匹配的,以及匹配的谱峰之间相对强度的相关性,从而得到一个综合的匹配分数,并根据分数值告诉我们鉴定的可信程度。MALDIBiotyper的算法看上去通俗、简单,正可谓“大道至简”吧,不仅非常实用!而且最大程度上避免了误判!就像警察通过指纹比对来识别罪犯一样,只要数据库里有罪犯的指纹,它就能正确地识别出罪犯 即使数据库里没有罪犯的指纹,它也不会找错,只是告诉我们当前数据库里没有匹配的指纹,只要扩大搜索数据库的范围,定会让罪犯无以循形,不会造成冤假错案!有些老师可能会问:我们是做菌种鉴定,MALDIBiotyper的数据库为什么不以菌种为单位,而是以菌株为单位建立的呢?难道它能鉴定到菌株吗?大家知道,微生物种类繁多,每种微生物又包含丰富多样的不同菌株,而同一菌种内不同菌株之间的差异是天然存在的,并和微生物的种类有关,有的种内差异大,有的种内差异小。所以,布鲁克决定在菌株水平上建库,并在选择每个菌种的建库菌株时,尽可能包含差异大的菌株,而剔除差异小的菌株。MALDIBiotyper在菌株水平建库,具有以下优势:给代表性菌株预留了充分的覆盖范围避免了数据库不必要的冗余容易实现数据库的扩充和更新能快速适应分类学的改变充分发挥了质谱技术分辨能力远远高于传统方法(如生化方法)的特点,不丢失种水平之内菌株之间的差异。正是由于上述优势,美国CDC、加拿大国家微生物实验室和美国NIH等多家机构也在采用布鲁克的仪器和理念建立数据库并对外开放。通过以上对布鲁克MALDIBiotyper质谱的数据库与软件算法的简单介绍,相信各位老师就能理解为什么这次卫生部的质评中,布鲁克质谱的鉴定结果是正确的,也就很好理解为什么美国FDA批准BrukerMALDIBiotyperCA系统作为首个鉴定新型致病菌耳念珠菌(C.auris)的新方法了[4-6]。参考文献1.溶血or流感?傻傻分不清?2.B.Q.Zhu,DXiaoetal.MALDI-TOFMSDistinctlyDifferentiatesNontypableHaemophilusinfluenzaefromHaemophilushaemolyticus.PLoSOne.2013 8(2):e561393.J.P.Bruin,M.Kostrzewaetal.IdentificationofHaemophilusinfluenzaeandHaemophilushaemolyticusbymatrix-assistedlaserdesorptionionization-timeofflightmassspectrometry.EurJClinMicrobiolInfectDis2014,33:279–2844.首次批准质谱方法鉴定新型致病菌耳念珠菌(Candidaauris)6.“布”下天罗地网,防止“耳念”侵袭

  创新进展近日,南京中医药大学单进军、谢彤团队在AnalyticaChimicaActa(分析化学一区,IF:6.558)正式发表了题为In-silico-library-basedmethodenablesrapidandcomprehensiveannotationofcardiolipinsandcardiolipinoxidationproductsusinghighresolutiontandemmassspectrometer的研究性论文。该文章基于Orbitrap高分辨质谱平台,创新性的通过计算机模拟方式,建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。凭借高分辨质谱平台的超高分辨率、亚ppm级质量精度,及SteppedNCE高能碎裂模式(HCD)获得的丰富二级碎片信息,使得该方法获得模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配一致性高。该创新分析方法的建立,对于解决以心磷脂及其氧化物为代表的、具有结构多样性及低丰度分析挑战的代谢物/脂质,进而研究其在疾病发生发展过程中的生物学效应,都有着广泛而深远的参考与借鉴价值,为探索全新的疾病生物标志物带来可能!(点击查看大图)文章赏析心磷脂(CL)是含有3-4个脂肪酰基侧链的独特磷脂。在真核生物中,它主要分布在线%。心磷脂独特的锥状结构能稳定线粒体膜结构,参与维持线粒体正常的嵴形态。大量文献报道心磷脂参与细胞色素c、电子呼吸链蛋白的正常功能。异常的心磷脂含量、结构和心磷脂氧化会促使细胞凋亡并触发免疫炎症反应。在非靶向脂质组学研究中,发现并快速注释心磷脂及其氧化产物有助于探索心磷脂代谢在疾病发生发展过程中的生物学效应。然而,由于心磷脂及其氧化物的结构多样性及低丰度特征,给其分析鉴定带来极大的挑战。为了解决这一问题,团队在色谱和质谱条件优化的基础上,基于计算机模拟方法建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。谱库中涵盖了31578个单溶血心磷脂、52160个心磷脂以及42180个氧化型心磷脂的质谱谱图(谱图数据基于Q-Exactive-MS/MS质谱方法裂解模拟)。该模拟谱库具有较好的兼容性,且谱库中的模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配度好,匹配度得分值高,并成功地运用于线粒体非靶向心磷脂表征以及人工氧化心磷脂的研究中。(点击查看大图)该研究列出了样品与模拟谱库的匹配结果,并附上了谱图相似性评分(所有模拟谱库的二级碎片和丰度均来源于标准品模拟)。在优化的色谱条件下,模拟谱库涵盖了三个常规前体离子[M-2H]2-、[M-H]-和[M+NH4]+的二级谱图,扩充了质谱谱库中心磷脂特异性谱图的数量。三种前体离子的模拟谱库谱图相似性评分较高,均表现出较好的匹配度,体现了该方法的优势。(点击查看大图)运用此方法,该研究对心、肝、脾、肺、肾、大脑、小脑、回肠、结肠、十二指肠以及Hep2、A549两种细胞系中的心磷脂进行了定性定量分析。为了评估匹配结果、验证该数据库的可靠性,对不同谱图相似性得分段的谱图数进行统计,结果显示谱图得分值均较高。在10种动物组织线粒体和细胞系样品中,一共鉴定出392种心磷脂。通过新建的计算机模拟心磷脂谱库,能够很好的区分样本中单溶血心磷脂和心磷脂,实现对复杂生物样本中心磷脂的准确测量。(点击查看大图)该研究还建立了心磷脂氧化产物的模拟谱库,并成功对小鼠心脏和肝脏线粒体中的氧化型心磷脂进行了归属。比较了两种人工氧化方式氧化产物的偏好,发现Fenton反应易于生成+O或者+2O的氧化产物,而过氧化叔丁醇的氧化反应倾向于产生+3O或者+4O的氧化产物。通过对氧化碎片个数的统计,发现占比最多的氧化碎片是C18-OH和C18-OOH,提示含有十八个碳的脂肪酰基更易被氧化。有趣的是,在过氧化叔丁醇的反应中,肝脏线粒体中的心磷脂似乎表现出更高的氧化产率,虽然没有进一步的验证,但是推测这种氧化效率的差异可能源于肝脏和心脏不同的代谢能力。团队介绍单进军,博士,教授南京中医药大学中医儿科学研究所副所长,江苏省儿童呼吸疾病(中医药)重点实验室副主任,南京中医药大学——UCDavis医学代谢组学联合实验室中方负责人。江苏省“333高层次人才培养工程”中青年学术技术带头人,江苏省“六大人才高峰”高层次人才选拔培养对象,NIHWestCoastMetabolomicsCenter访问学者。研究方向:代谢组学与中医药;复杂疾病代谢调控机理及中药防治作用。先后主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省“333”工程科研项目和江苏省高校自然科学研究重大项目等课题;以第yi或(共同)通讯作者在GutMicrobes,PharmacolRes,AnalChimActa,Phytomedicine和药学学报等国内外期刊发表学术论文60余篇;获国家发明专利3项;获教育部科学技术进步二等奖、世界中联中医药国际贡献奖-科技进步二等奖和江苏中医药科学技术奖一、二等奖。现为世界中联儿童医药健康产品产业分会常务理事兼副秘书长、世界中联儿科专业委员会常务理事、中华中医药学会中药实验药理分会青年委员,中国中医药信息研究会儿科分会理事、中国研究型医院学会儿科学专业委员会青年委员,《世界科学技术-中医药现代化》杂志中青年编委。谢彤,博士,副教授江苏省儿童呼吸疾病(中医药)重点实验室骨干成员。2012年毕业于中国药科大学药学(药物代谢动力学)专业。美国NIHWestCoastMetabolomicsCenter(UCDavis)访问学者。近年来主持国家自然科学基金等厅局级以上课题研究8项;以第yi作者或者通讯作者在AnalChimActa,JChromatogrA等杂志发表SCI论文10篇。现为世界中医药学会联合会儿科专业委员会理事。研究方向:运用代谢组学/脂质组学技术研究(1)呼吸疾病发病机制及中药干预作用;(2)中药复杂组分的体内外物质基础研究;(3)药物安全性。如需合作转载本文,请文末留言。

  各有关单位:根据《化妆品卫生规范》(2007年版)规定,胆碱盐类及它们的酯类属于禁用组分,由于化妆品生产的需要,基于安全风险评估的原则,参照国外相关资料,经组织专家论证,拟对禁用组分“胆碱盐类及它们的酯类”作如下修订:一、禁止使用的胆碱盐类及它们的酯类:氯化胆碱、菲诺贝特胆碱(cholinefenofibrate)、胆碱水杨酸盐、胆碱葡萄糖酸盐、胆茶碱、硬脂酸等长链烷烃羧酸胆碱酯、甲基胆碱及其盐和酯等。二、非禁止使用的胆碱盐类及它们的酯类:卵磷脂(Lecithin)、甘油磷酸胆碱(Glycerophosphocholine)、氢化溶血卵磷脂酰胆碱(Hydrogenatedlysophosphatidylcholine)、氢化磷脂酰胆碱(Hydrogenatedphosphatidylcholine)、磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine)。三、其它胆碱盐类及它们的酯类原料需按《化妆品卫生规范》(2007年版)要求,经安全风险评估后,确定是否可以使用。申请人提交的有关安全性风险评估资料还应该包括原料规格、纯度、结构式、分子量范围、残余单体和杂质的种类及残留量。现公开征求意见,请将修改意见于2009年12月28日前反馈国家食品药品监督管理局食品许可司。联系人:曹蕊陈少洲联系地址:北京市西城区北礼士路甲38号,邮编:100810联系电线传真电子邮件:.cn

  中国医学科学院北京协和医学院药物研究所贺玖明研究员团队以封底文章在《药学学报》英文刊(APSB)2022年第8期(IF:14.903)发表了题为“Atemporo-spatialpharmacometabolomicsmethodtocharacterizepharmacokineticsandpharmacodynamicsinthebrainmicroregionsbyusingambientmassspectrometryimaging”的研究论文,建立了一种时空分辨的代谢组学方法(基于AFADESI-MSI的时空药物代谢组学),可全景式描绘脑中药物代谢和效应的时空特征,为中枢神经系统作用新药研发提供了一种有力的可视化工具和新的视角。封底图表征鼠脑中中枢神经药物的微区域药代动力学和药效学的时空代谢组学方法策略和工作流程研究背景中枢神经系统(CNS)具有复杂而脆弱的结构,在大脑的许多微区域之间具有高度的互连性和相互作用。大脑是人体复杂的器官,可以细分为许多微区域。脑中多种内源性功能代谢物在不同的微区分布不均匀。脑微区的代谢酶、受体、配体、蛋白和血流的功能差异也会导致药物的空间分布和疗效差异。大脑是中枢神经系统疾病的靶点,大多数中枢神经系统药品只有在进入大脑后才会发挥作用。因此了解药物及相关内源代谢物在大脑中的原位分布的信息对于评估药物疗效、毒理学和药代动力学具有重要意义。目前研究大脑的常用功能性脑成像技术(包括组织化学标记、免疫荧光、MRI、PET、全身放射自显影等),仅提供脑组织结构的图像,不能在分子水平上进行分析,可监测的物质种类也有限。另一方面,脑内药物分析通常使用的基于组织匀浆或微透析采样的高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)技术获得的结果仅能反映采样微区的平均代谢水平,而缺乏分子在整个大脑中的空间分布的信息。质谱成像技术(MSI)不需要复杂的预处理和特殊的化学标记,具有高通量、高灵敏度和高分辨率的特点,可检测已知或未知小分子代谢物的定性、定量和空间分布信息。本研究使用AFADESI-MSI空间代谢组学研究表征了临床中枢神经系统药物奥氮平(OLZ)和大鼠脑内内源性代谢物,并进行了给药期间的时空变化以及脑微区药物动力学和药效学研究,成功地展示了OLZ及其作用相关代谢物的时空特征,并为中枢神经系统药物作用的分子机制提供了新的见解。研究思路研究方法1.实验分组/研究材料:饲养一周的雄性Sprague-Dawley大鼠(1)实验组:4组(3只/组),口服OLZ溶液(50mg/mL)后20分钟、50分钟、3小时和12小时用高浓度。(2)对照组:1组,3只/组2.技术路线个微区,包括尾状壳核(CP)、大脑皮质(CTX)、海马(HP)、下丘脑(HY)、丘脑(TH)、小脑皮质(CBC)、小脑髓质(CM)、髓质(MD)、脑桥(PN)、大脑导水管(CA)、中脑(MB)、穹窿(FN)、梨状皮质(PC)、嗅球(OB)和胼胝体(CC)。2.2质谱成像:AFADESI-MSI分析(全扫描及MS2扫描)2.3代谢物定性:人类代谢组数据库(、Metlin、MassBank和LIPIDMAPS研究结果1.通过AFADESI-MSI绘制大鼠大脑中的内源性代谢物和药物图谱无论是正离子模式还是负离子模式,使用AFADESI-MSI空间代谢组学均可从治疗组和对照组脑组织切片中获得内源性代谢物信息。在100-500Da的低质量范围内,可以检测到氨基酸、核苷、核苷酸、有机酸、脂肪酸等极性小分子代谢物和γ-氨基丁酸(GABA)、肌酸、肉碱、乙酰肉碱和磷脂酰胆碱等神经递质类代谢物;在500-1000Da的高质量范围内,可以检测到一些脂质,包括鞘磷脂(SM)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰胆碱(PC)、溶血磷脂酰胆碱(LysoPC)和磷脂酰肌醇(PI)等。原型药物OLZ及其代谢物2-羟甲基OLZ在正离子模式下被检测,结果如图1C1和D1所示。这些结果表明,非靶向质谱成像的方法可以在一次实验中同时绘制外源性药物和内源性代谢物的图谱,并可以获得它们的空间分布特征和微区域丰度变化。图1使用AFADESI-MSI从脑组织切片获得的外源性药物和内源性代谢物的质谱成像结果2.鼠脑中奥氮平(OLZ)及其代谢物的时空变化OLZ是一种用治疗精神分裂症的药物,大脑是其主要靶器官。本实验为探究给药时间药物在大脑各功能微区的分布情况,分别在给药后20min、50min、3h和12h收集治疗组和对照组大鼠脑组织进行MSI分析。OLZ及其代谢物2-羟甲基OLZ的在鼠脑分布结果如图2A所示。这些结果表明,OLZ可以很容易地穿透脑血屏障,主要分散在脑室和脑实质组织中,但并不是均匀分布在大脑的所有微区域中。给药后20分钟发现OLZ主要分布在大脑皮质中。50分钟后,OLZ的水平显著增加。随着时间的推移,大脑中的药物信号迅速下降到成像检测限以下。同时作者发现,2-羟甲基OLZ主要分布在穹窿中,其在各个微区的分布格局与OLZ不同。这些结果表明,OLZ药物的吸收、分布和代谢的速率在大脑的不同微区不同,表明微区对药代动力学有影响。它还证明了所提出的基于AFADESI-MSI的时空药物代谢组学方法能够同时说明药物及其代谢物在大脑复杂微区域中的水平和空间分布的变化。图2脑微区OLZ和其代谢产物2-羟甲基OLZ的时空变化3.OLZ对神经递质类代谢物的的微区调控OLZ药物治疗精神分裂的作用机制是阻断多巴胺D2受体或血清素2A受体调节神经递质类代谢物(NTs)。然而OLZ的微区效应和分子作用机制仍不清楚。因此作者分析了与OLZ生理活动密切相关的NTs的时空变化,包括GABA、Glu、谷氨酰胺(Gln)和腺苷。NTs的AUC变化率如图3B1-B7所示。GABA(γ-氨基丁酸)是中枢神经中的一种神经递质,可抑制神经中枢。空间代谢组检测结果显示GABA(m/z104.0706)主要分布在下丘脑中,药物干预后下丘脑的GABA受到轻微调节。但同时在梨状皮质和嗅球中观察到药物干预后GABA显著上调。Glu是中枢神经中的一种主要神经递质,对神经细胞具有兴奋作用。在药物干预后,Glu及其代谢物Gln的时空动态模式在脑部微区中呈现出相对一致的变化趋势。腺苷广泛分布在中枢神经系统中,是大脑中的一种兴奋性和抑制性神经递质,并在脑中不均匀分布。并且在给药3小时后海马和下丘脑中的高水平腺苷显著增加,表明当药物积累时腺苷的上调会更加明显。组胺、乙酰胆碱(Ach)、牛磺酸等神经递质类物质都有各自特征的微区分布,以及在给药后具有上调的趋势。上述神经递质类物质的靶向成像分析结果表明,该方法可以检测到与中枢神经药物作用机制相关的大量原型药物及其代谢物和内源性代谢物的空间分布和变化。这对于阐明中枢神经系统药物的作用机制和了解精神分裂症及相关疾病具有重要意义。图3药物对脑内NTs分布和AUC变化率的影响4.OLZ药物干预的微区代谢调控组织和器官的内源性代谢变化可以反映药物刺激的效果。为探索药物干预后的微区代谢效应,通过药物代谢组学测试研究了内源性代谢物的分子谱及其动态变化的分布信息。分别在OLZ和生理盐水给药后50分钟采集每组治疗和对照大鼠的三个脑组织样本进行微区域分析。OPLS-DA结果表明,基于正离子模式和负离子模式下脑微区的定量分析,对照组和治疗组分别明显分开。总共筛选和鉴定了90种差异内源性代谢物,作为药物作用相关效应物,它们在大脑微区域中发挥了巨大作用。其中81种被MS2鉴定,9种被同位素模式鉴定。差异代谢物包含了很多种类型的代谢物,包括氨基酸、脂肪酸、甘油磷脂、有机酸、多胺和酰基肉碱。经过分析确定了治疗组和对照组之间显著差异的七种代谢途径,包括丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、甘油磷脂代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、精氨酸生物合成、嘌呤代谢和柠檬酸循环(TCA循环)。下面对影响较大的丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和甘油磷脂代谢的异常代谢途径进行重点分析。图4对照组和治疗组中鉴定的差异代谢物的层次聚类分析(HCA)4.1丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢紊乱异常的Glu-Gln循环在精神分裂症的病理生理过程中起重要作用。丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径代谢物在老鼠脑的时空分布如图5所示。柠檬酸在大脑大部分微区分布均匀;与对照组相比,表达显著提高,结果提示药物干预加速了TCA循环的代谢,为机体提供了更多能量。Glu也均匀分布在各个微区,药物干预后呈下调趋势。它的代谢物Gln和GABA,主要在下丘脑和的多个微区中上调。根据通路分析和代谢谷氨酸脱羧酶(GAD)酶反应,推测OLZ直接激活GAD促进GABA合成。GABA可增加糖酵解中己糖激酶的活性,从而加速葡萄糖的代谢。空间分布结果表明葡萄糖分布在大脑的所有微区,但给药后主要分布在梨状皮质和嗅球中,给药后20分钟血糖水平显著升高。图5丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径代谢物的时空分布4.2.甘油磷脂代谢途径的紊乱甘油磷脂有助于控制肝脏脂质代谢,促进记忆力,增强免疫力,延缓衰老。甘油磷脂代谢途径代谢物的时空分布如图6。这项研究的结果表明,在给药后,大多数脂质在大多数微区域中显示出上调。OLZ在临床应用中具有代谢副作用,如体重增加、血脂异常、高甘油三酯血症和胰岛素抵抗。实验结果证明,脂质代谢的上调可能导致OLZ治疗期间的副作用。图6甘油磷脂代谢途径代谢物的时空分布相关讨论作者开发的时空药物代谢组学方法,使用质谱成像技术MSI来表征大脑中枢神经药物的药代动力学和药效学。结果表明,该方法可有效识别与药物作用相关的内源性分子效应物。评估OLZ药物对脑组织的微区域效应,并证明其穿过血脑屏障后的微区域药代动力学和药效学方面的有效性。该方法清楚地展示了原型药物及其代谢物2-羟甲基OLZ在大鼠大脑不同微区的药代动力学。也在脑部微区现一些神经递质类物质和其它小分子极性代谢物,并显示出与药物干预相关的多种代谢途径。发现天冬氨酸、谷氨酸和甘油磷脂代谢途径的调节可能与OLZ临床使用观察到的治疗和不良反应有关,为了解其作用的分子机制提供了关键信息。小鹿与基于LC-MS的常规药物代谢组学分析手段相比,基于AFADESI-MSI的时空药物代谢组学技术具有同时检测内源性和外源性物质的静态水平变化,并提供大脑不同微区的动态时间依赖性趋势和空间分布信息的优势,能够非常准确地呈现原位和微区域分子变化规律。在此基础上将药代动力学和药效学与代谢途径相关联,有利于获得关键信息,从而更深入地了解药物作用的分子机制。基于AFADESI-MSI的时空药物代谢组学技术不仅是阐述中枢神经系统药物的原位药代动力学和药效学全面有效的工具,也可为脑组织内源性代谢物的变化以及其它动物组织的原位代谢研究提供重要信息。该研究工作,药物所2017级硕士研究生刘丹为作者,贺玖明研究员为独立通讯作者。工作得到国家自然科学基金和医科院创新工程项目的资金资助。

  2019年,国家卫健委出台《健康中国行动(2019-2030年)》,围绕疾病预防和健康促进两大核心,提出将开展15个重大专项行动,其中,“妇幼健康促进行动”主要针对婚前和孕前、孕期、新生儿和儿童早期各阶段分别给出妇幼健康促进建议,新生儿罕见病筛查将得到更大关注。X-连锁肾上腺脑白质营养不良(X-linkedadrenoleukodystrophy,ALD)为过氧化物酶体功能异常导致的脂代谢异常疾病,属于遗传代谢病。临床主要表现为大脑白质进行性脱髓鞘病变和肾上腺皮质功能不全。本病较为罕见,预后差,主要以听觉和视觉功能损害、智能减退、行为异常、运动障碍为主要表现。其中95%的患者为男性,而女性多为杂合子,属于疾病基因突变的携带者。2018年5月11日,该疾病被列入国家卫生健康委员会等5部门联合制定的《第一批罕见病目录》。ALD如何快筛?随着串联质谱筛查技术的不断发展,通过准确定量干血斑中四种溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine,LPC):二十碳溶血磷脂酰胆碱(C20:0LPC)二十二碳溶血磷脂酰胆碱(C22:0LPC)二十四碳溶血磷脂酰胆碱(C24:0-LPC)二十六碳溶血磷脂酰胆碱(C26:0LPC)可快速筛查诊断ALD,从而尽早进行饮食控制、类固醇替代、造血干细胞移植等治疗,可预防患儿智力、精神、运动发育落后和肾上腺皮质功能受损。岛津ALD筛查方案岛津公司ALD筛查方案使用岛津临床质谱LCMS-8050CL及X连锁肾上腺脑白质营养不良筛查和诊断试剂盒(质谱生物科技有限公司)配套岛津Neonatal遗传代谢病筛查软件,通过对ALD诊断标志物4种溶血磷脂酰胆碱的测定,可快速、准确筛查ALD,该方案进样量仅需1μL,减少仪器污染;每个样品分析时间仅需60秒,使通量最大化;Neonatal遗传代谢病筛查软件的强大数据处理功能可匹配多种遗传代谢病筛查,对于ALD筛查处理数据操作简单,无需逐一原始数据处理,软件即让分析结果一目了然,软件内置质量控制管理系统,可随时查看质控信息。岛津临床质谱及Neonatal遗传代谢病筛查软件完善的新生儿疾病筛查方案使ALD筛查变得更简单岛津具备完善的新生儿疾病筛查方案及成熟的样品前处理流程,不但可以应对新生儿基础筛查,在高级筛查如ALD筛查及NBSgamt筛查等方面均可完美匹配。LCMS-8050CL优异性能保证卓越的灵敏度及稳定性岛津临床质谱LCMS-8050CL具备业界最快的扫描速度及最短的正负极切换时间,该性能可保证卓越的数据灵敏度及稳定性,利血平信噪比可达50万,满足宝宝溶血磷脂酰胆碱(LPC)准确测定。低浓度质控、高浓度质控及正常新生儿干血斑测定谱图低质控干血片样本连续进样分析6针,四种溶血磷脂酰胆碱的RSD在1.2%-3.6%之间,结果证明仪器精密度良好,满足临床测定需求。精密度考察数据(n=6)专业的Neonatal遗传代谢病筛查软件提供智能数据分析及实时质量控制Neonatal遗传代谢病筛查软件强大的功能可适应多种筛查实验数据处理,软件自动进行批量数据处理,节省时间,避免人为差错,切值的设定使阴阳性结果一目了然,从而使数据处理变得轻松。应用串联质谱进行ALD筛查已被广泛应用。2016年,美国医学遗传学会经评估后提议将ALD列入新生儿筛查的核心疾病谱,目前美国多个州已立法开展该项筛查。美国纽约州建立了一整套疾病诊断、监测和治疗的指南,并率先对所有新生儿开展ALD筛查,在18个月内筛查新生儿36.5万名,采用MS/MS技术检测其滤纸干血片样本的LPC及其他相关指标,对筛查阳性患儿ABCD1基因的所有外显子进行测序,共确诊33例ALD患儿,包括13例男性患儿、13例女性杂合子患儿和7例其他过氧化物酶体病患儿。应用串联质谱进行ALD筛查具有采血量少、分析速度快、假阳性率低及特异性高等优点,未来会得到更大范围谱及。一切为了“人类和地球的健康”,岛津新生儿筛查解决方案让罕见病无所遁形,与您共同守候宝宝健康成长!编辑:孙亮

  近日,许国旺研究员课题组在代谢组学定量分析方面取得新进展,建立了适用于代谢组和脂质组交替定量分析的双反相液相色谱-质谱新方法(RPLC/RPLC-MRM-MS),可定量分析超过1,000个代谢物和脂质。代谢组学在精准医疗中发挥着越来越重要的作用。然而,代谢组学在精准医疗研究的应用需要大规模定量数据的支持。目前,仍然缺乏高覆盖度的代谢组靶向定量分析方法。针对上述问题,研究团队首先开发了包含397个代谢物MRM离子对和1,080个脂质MRM离子对的双液相色谱-质谱(RPLC/RPLC-MRM-MS)交替分析方法。然后利用221个标准品定量分析了超过1,000个代谢物和脂质,包括胺、氨基酸、苯衍生物、肽、核酸碱基及其相关物质、胆汁酸、羧酸、脂肪酸、激素、吲哚等代谢物的绝对定量,以及肉碱、溶血磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰乙醇胺、自由脂肪酸、鞘磷脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和甘油三酯等的半定量。与BiocratesMxPQuant500试剂盒相比,建立的交替RPLC/RPLC-MRM-MS方法可定量的代谢物数量提高了约1倍。该交替RPLC/RPLC-MRM-MS定量方法为大规模临床样本高覆盖定量数据的获取提供了可靠的分析平台,并将在健康人群代谢物的基准浓度测定中发挥积极的作用。相关研究成果以“ComprehensiveMetaboliteQuantitativeAssayBasedonAlternateMetabolomicsandLipidomicsAnalyses”为题,于近日发表在《分析化学学报》(ANALYTICACHIMICAACTA)上。该工作的第一作者是许国旺研究员课题组博士研究生吕王洁,通讯作者为赵欣捷副研究员和许国旺研究员。以上工作得到了国家自然科学基金、大连市重点基金、大连化物所创新基金等项目的资助。(文/图吕王洁)文章链接:

  故事背景话说客户已经采购了某牌子山寨版的elsd,但检测的时候在关键位置出现基线波动大的问题,正好影响到用户关键物质的检测。怎么办?怎么办?这时候啊,客户最关注的就是物质的定量不准的问题,所以他们就想试试我们瑞士步琦的elsd3300。接到这个情况后,我们迅速把buchielsd33300样机发给用户,而我们的杨工也亲自飞到北京进行现场测试,并在现场连续测试了两天,同时也给客户做了elsd3300的操作和维护培训,客户对我们的产品非常感兴趣,说没有想到小小elsd3300还有这么多学问。两天测试和检测方法优化后,步琦elsd基线平稳,噪音小,漂移小,重现性高,当时又正好是酷暑季节,用户对我们的产品质量以及工作态度都非常肯定。目前最新的消息是用户已经将某山寨仪器退货,而瑞士步琦的elsd3300已经进入采购流程。不得不说,李鬼李逵,实验结果辩真假啊!另外还想说瑞士步琦不仅可以有专家现场实验指导,还可以到我们专业的实验室试样,这也是区别李鬼李逵的好方法!现在的我们为了更加的贴近客户,帮助大家排忧解难,在客户选购仪器之前,我们提供免费一天的试机机会,免费,免费哦,重要事情说三遍。详见上篇微信《免费!!真的吗?过完七夕还得约!》专业应用磷脂酰胆碱(1,2-diacyl-sn-glycero-3-phosphocholine)是一种两性分子,由亲水的头部和疏水的尾部组成。亦称卵磷脂。磷脂酰胆碱是磷脂的主要成分之一,从植物中提取,磷脂酰胆碱将大脑的指令迅速传递,信息传递速度越快,记忆力越强,是健脑食物。它能增强婴儿智力,提高学习效率。尤其是胎儿,在生长发育中对磷脂酰胆碱的需求极大。卵磷脂在蛋黄和大豆中特别丰富,食品行业中广泛用作乳化剂,本文详细报告了用buchi公司elsd3300蒸发光散射检测器检测磷脂酰胆碱的检测结果。图1:elsd3300蒸发光散射检测器设备:elsd3300蒸发光散射检测器shimadzulc-20hplc(配pc55n)试剂及耗材:流动相a:甲醇:水:冰醋酸:三乙胺(85:15:0.45:0.05)流动相b:正己烷:异丙醇:流动相a(20:48:32)色谱柱:silica,4.6*250mml,5um样品:磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱样品预处理:样品经流动相溶解后过0.22um滤膜过滤后待上样进样体积:20ul按照表1的梯度比例进行检测,运行时间为26min。时间/min流动相a流动相b90表1:buchielsd3300蒸发光散射检测器检测磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱样品检测:样品配置好后置于自动进样器中,使用编辑好的方法进行自动进样分析结果:buchielsd3300蒸发光散射检测器检测磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱检测结果见表2。表2:磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱本次实验的难点是样品没有紫外吸收,流动相比较复杂,样品具有双亲特性,且elsd3300运行参数如气体流速和检测温度以及增益值必须优化。结论本实验严格按照2010版药典方法使用elsd3300检测了磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱。实现了低至0.8ug溶血磷脂酰胆碱的检测,从上述图谱来看elsd3300具有噪音小且基线漂移小和重现性高等特点。参考文献[1]2010版药典步琦申明:针对市场上一些混淆市场,虚假宣传的行为,我们再次发出严正申明:瑞士步琦公司buchi是全球(包括港澳台等地)提供美国grace公司的flashchromatography(reveleris® prep和reveleris® x2),alltech® elsd蒸发光散射检测器(alltech® elsd3300),以及色谱柱等相关产品线的唯一合法供应商。步琦实验室设备贸易(上海)有限公司(作为瑞士步琦在中国的唯一分公司)有权针对任何混肴市场、虚假宣传等侵权行为,要求其停止侵权行为并将委托上海市海华永泰律师事务所追究其法律责任!

  仪器信息网讯代谢组学是继基因组学、转录组学及蛋白质组学之后发展起来的一门新兴组学,是整合包括色谱联用质谱和核磁共振等现代分析技术、生物化学以及生物信息学等学科的一门交叉学科技术,用于研究生命活动链条下游的代谢物内稳态情况。代谢组学概念及常用技术代谢组学是系统地对代谢物及其水平变化进行快速识别分析,其中代谢物是基因表达的最终产物,且代谢物的水平是由代谢途径中所有酶的活性及作用于这些酶的效应物所决定的,因此代谢组学所涉及的代谢物变化与机体的生理、病理、发育状态直接相关。代谢组学研究方法代谢组学主要的两种分析技术,其一是核磁共振,另一种是质谱技术。与质谱技术相比,核磁共振确实具有一些明显的特色,如分析样品只需要简单甚至无需前处理、成本低、快速、重复性好等,但在灵敏度和代谢物识别的覆盖范围上不如质谱,因此限制了其应用,目前研究使用最多的代谢组学技术依然是质谱技术。质谱分析技术为代谢物提供了高专一性的、与化学结构直接相关的分子质量或特征碎片离子等质谱信息,这些信息可通过与数据库中的标准图谱进行化学结构匹配来确定代谢物,或用于位置代谢物结构的推导。质谱技术与色谱分离技术的联用可实现复杂样品的代谢组学分析,从本质上提高了以质谱技术为基础的代谢组学的研究能力和范围。此外,代谢组学包括靶向代谢组学和非靶向代谢组学,前者是针对特定的代谢通路所涉及的代谢物进行定性和定量研究;相比较前者,后者采用高端分析技术进行代谢物全谱(理论上)轮廓差异分析、发现特异性代谢物并进行结构表征和代谢通路分析。在非靶向代谢组学研究中,由于代谢物的种类多、物化性质和浓度差异大,因此需要通过多种技术的整合,才能够比较全面和准确地实现代谢调控所涉及的差异性代谢物识别和定量分析的全谱覆盖。结合当前疫情,我们来关注下代谢组学技术在病毒感染及病毒宿主间的相互作用机制研究,下文将介绍一些基于代谢组学技术的病毒传染性疾病的相关研究应用。基于代谢组学技术的病毒传染性疾病研究中的应用案例案例1:中东综合征(MiddleEastRespiratorySyndrome,MERS)研究中的多组学技术MERS是由冠状病毒(MERS-CoV)感染引起的一种呼吸道传染性疾病,主要表现为非典型肺炎和急性呼吸综合征,重症病例可发展为急性肾衰竭而导致死亡。2016年,Nakayasu等开发了MPLEx(metabolite,protein,andlipidextraction)样本制备法,该方法简单快速且适用于多组学的研究。基于该方法,研究者以侵染MERS-Cor的肺泡上皮细胞Calu-3为研究对象,通过蛋白组学、代谢组学和脂质组学研究,发现病毒感染过程中糖酵解/糖异生变化,以及脂肪酸、磷脂酰胆碱和神经酰胺等变化,为MERS-CorV感染人体机制的研究提供有力的数据支撑。多组学代谢网路图案例2:埃博拉(Ebolahemorrhagicfever,EBHF)病毒研究中的多组学技术EBHF是由埃博拉病毒感染导致的急性出血性、动物源性传染病,1976年在非洲的苏丹和扎伊尔首次暴发,主要通过病人的血液、唾液、汗水和分泌物等途径传播。2017年,西北太平洋国家实验室及东京大学等的研究人员对来自感染埃博拉病毒患者的单核细胞和血浆,基于转录组学、蛋白质组学、代谢组学及脂质组学平台,发现血浆游离氨基酸、葡萄糖、果糖、二酰基甘油磷酸甘油、单酰基甘油磷酸丝氨酸、神经酰胺、可溶性VSIG4、骨髓细胞趋化因子受体等的变化,并由此推断肠组织损伤、T细胞激活受损、炎症、胰腺组织损伤和胰酶释放等可能在EVD发病机制中的作用,研究结果有助于改善高危患者的预后。总体流程图案例3:水痘-带状疱疹病毒(Varicellazostervirus,VZV)研究中的代谢组学技术水痘是由水痘-带状疱疹病毒(Varicellazostervirus,VZV)初次感染引起的急性传染病,主要发生在婴幼儿和学龄前儿童,相比儿童,成人发病症状更为严重。2018年,KuhnM等基于靶向代谢组学研究平台,对水痘不同亚型患者及对照样本的脑脊液样本进行研究,发现与VZV相关的4个代谢物,进一步的分析表明与VZV相关的代谢物增加可能与神经炎症/免疫激活、神经信号和细胞压力等相关。差异代谢物结果展示案例4:拉沙病毒研究中的代谢组学技术拉沙热(Lassafever,LASV)是一种急性、传染性强烈的国际性传染病,是由拉沙病毒引起,于1969年在尼日利亚东北地区的拉沙镇发现。绝大多数的人类感染表现为轻症或无症状,其他表现为严重多系统疾病;主要通过直接接触拉沙热患者的血液、尿、粪便或其它身体分泌物进行传播,还可在人之间传播。GaleTV等收集拉沙热患者血清进行非靶向代谢组学研究,发现LASV感染对血液凝集、脂质、氨基酸和核苷酸代谢通路产生较大影响;同时,作者也发现PAF及其类似物等可能作为潜在的生物标志物。拉沙热潜在生物标志物案例5:SARS病毒研究中的多组学技术SARS(重症急性呼吸综合征)为一种由SARS冠状病毒(SARS-CoV)引起的急性呼吸道传染病,WHO将其命名为重症急性呼吸综合征,2002年出现在中国广东省。WuQi等收集感染SARS康复患者12年后的血清样本与健康样本进行常规代谢组学(GC-MS/LC-MS)和脂质组学分析,发现磷脂酰肌醇和溶血磷脂酰肌醇在康复患者体内升高,可能与使用高剂量的甲基强的松龙有关。肌醇含量分布参考文献abolomicsanalysesidentifyplateletactivatingfactorsandhemebreakdownproductsasLassafeverbiomarkers.PLoSNeglTropDis.2017Sep18 11(9):e0005943.WuQ,etal.AlteredLipidMetabolisminRecoveredSARSPatientsTwelveYearsafterInfection.SciRep.2017Aug22 7(1):9110.

  融雪剂是冬季常用的除雪方法,国内外常见的融雪剂按主要成分一般分为醋酸钾(有机融雪剂)和氯盐两类。氯盐类融雪剂因其价格便宜、效果明显,从而被国内广泛使用。氯盐类融雪剂的融雪原理是:&ldquo 氯盐类&rdquo 融雪剂溶于水(雪)后,其冰点在零度下,如,氯化钠(食盐)溶于水后冰点在-10℃,氯化钙在-20℃左右,醋酸类可达-30℃左右。盐水的凝固点比水的凝固点低,因此在雪水中溶解了盐之后就难以再形成冰块。此外,融雪剂溶于水后,水中离子浓度上升,使水的液相蒸气压下降,但冰的固态蒸气压不变。为达到冰水混和物固液蒸气压等的状态,冰便融化了。这一原理也能很好地解释了盐水不易结冰的道理。简单地说,就是融雪剂降低了雪的熔点,使其更容易融化。融雪剂使用时并非越多效果越好,需要针对不同的情况精确计算使用量并进行均匀铺撒。因此发达国家禁止人工撒布融雪剂,要求必须用撒布机进行机械式撒布。但在中国,多数城市融雪剂的撒布完全依靠人工进行,根本无法做到精确均匀,融雪效果难以保证的同时也浪费了大量的融雪剂,间接导致其滥用。发达国家融雪剂撒布设备的剂量精确与否会由专门的检测机构进行标定,以确定撒布设备是否可以使用。标定不通过的设备,严禁上路进行除雪作业。中国很长一段时间内缺乏融雪剂制造和使用标准。直到2002年,北京市才出台了中国首个融雪剂地方标准,对融雪剂的腐蚀性和污染性进行了规范,并同时出台了专门的《融雪剂使用管理办法》。而北京市的融雪剂使用量却连年上升,从之前的1000吨到2003年的7000吨,再到2010年的3万吨,这相当于此前5年冬季融雪剂使用量的总和。融雪剂浓度、用量与融雪效果密切相关,同时控制融雪剂的用量,检测融化后的盐水浓度,可以最大的降低对道路桥梁、土壤生态的破坏作用。ATAGO氯盐类手持式浓度快速测定仪可以快速方便随身携带,在3秒之内的测量各类氯盐了,如氯化钠(NaCl)PAL-03S(氯化钠浓度计)、氯化钙(CaCl2)PAL-41S(氯化钙浓度计)、氯化镁(MgCl2)的浓度PAL-43S(氯化镁浓度计)。图为ATAGO(爱拓)融雪剂浓度折射仪如欲了解新产品测量方案,我们将热情提供完整、快速的现场分析试用,请点击这里。要了解ATAGO(爱拓)科技的信息,请访问:

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  10月25日,中国分析测试协会发布《乙酰胆碱酯酶活性检测分光光度法》CAIA标准,于12月1日实施。据悉,此标准由中国分析测试协会标准化委员会和中国材料与试验团体标准委员会科学试验领域委员会提出;由中国分析测试协会标准化委员会和中国材料与试验团体标准委员会科学试验领委员会科学试验创新方法技术委员会归口;由北京市科学技术研究院分析测试研究所、吉林大学、广东省科学院测试分析研究所、长春吉大小天鹅仪器有限公司、盘锦检验检测中心、广州市食品检验所六家单位为起草单位。文件规定了用分光光度法测定乙酰胆碱酯酶活性的方法,适用于有机磷与氨基甲酸酯类农药残留检测专用试剂中乙酰胆碱酯酶活性的测定。具体内容详见附件:《乙酰胆碱酯酶活性检测分光光度法》.pdf更多内容:《中国分析测试协会标准》团体标准合集

  镜质合璧还原真实成像质谱显微镜用于米曲中磷脂和葡萄糖的可视化分析引言米曲是清酒酿造中的关键元素。它在清酒酿造中的主要作用被认为是提供分解淀粉和蛋白质的消化酶。众所周知,米曲成品的成分对清酒的品质(味道和香气)有很大的影响。然而,目前为止对米曲质量的评估经常依赖于首席酿酒师的经验。这意味着此领域相关科学知识的不足,且仍有发展空间。当首席酿酒师评估米曲质量时,米曲的物理结构,即外观和质地似乎是质量指标之一。在过去的研究中利用扫描电子显微镜来研究米曲的内部结构,但直到近几年,评估米曲结构和成分关系的研究仍然进展甚微。由于岛津iMScope成像质谱显微镜可同时观察样品结构和成分分布,在本应用报告中,我们将iMScope应用于发酵领域,并尝试可视化分析米曲结构和成分分布。如图1所示,质谱成像(MSI)是非常适合观察米曲结构以及决定其有效成分分布的技术。MSI应用于食品的论文,已有芦笋中天冬酰胺和姜黄根中姜黄素分布可视化的应用报告⑴,⑵。本文针对食品科学研究中的“发酵”新应用领域,尝试着将米曲内的结构和成分分布可视化。由于米曲非常易碎,在进行MSI分析时,未经前处理制作米曲切片几乎是不可能的。因此,我们研究了各种切片制备方法,并成功实现从生米到蒸米和米曲过程中的代谢物可视化分析。图1质谱成像(MSI)工作流程实验2-1试剂使用羧甲基纤维素(CMC)(FUJIFILMWako)为包埋剂,配制浓度为4%的CMC水溶液,并将溶液放入70℃的恒温箱过夜来确保完全溶解。本实验中使用的基质是α-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA)和N-(1-萘基)聚乙烯二胺二盐酸盐(NEDC)(Merck),溶剂为乙腈、异丙醇和甲醇(FUJIFILMWako)、超纯水。2-2切片制备使用清酒酿造用的抛光率为70%的山田锦大米(白鹤酒造株式会社)制成的蒸米和米曲。生米可视化研究中使用市售大米。如前所述,这些样品材料极其脆弱。因此,采用冷冻切片机制备切片并使用粘性冷冻膜(cryo-lab)回收获得的切片。将米粒包埋在上文所述的4%羧甲基纤维素溶液中,在-80℃冷冻。切片厚度为20μm,获得的薄膜利用导电双面胶带(3M公司)固定在ITO涂层玻璃载玻片上(无MAS涂层,表面电阻:100Ω/m2)(松浪玻璃工业株式会社)(图2)。图2米曲切片制备2-3基质涂敷在检测米粒切片和米曲切片中的磷脂时,使用岛津iMLayer基质升华系统将CHCA沉积在样品表面(图3),接着喷涂CHCA溶液(3)。基质升华的膜厚度为0.5μm。利用由乙腈、异丙醇、超纯水(3:1:6)构成的含0.1%甲酸的混合溶剂溶解CHCA,调节其浓度为10mg/mL。已知可以有效电离葡萄糖的基质NEDC,利用iMLayer进行升华,升华时设置温度为220℃、时间为10分钟。NEDC基质升华后,利用5%甲醇溶液进一步进行重结晶。图3iMLayer基质升华系统2-4质谱成像MSI检测使用岛津iMScope成像质谱显微镜进行。激光照射次数为100次/点。正离子模式检测磷脂,空间分辨率为25μm,负离子模式检测葡萄糖,空间分辨率为50μm。检测范围:正离子模式m/z400-800,负离子模式m/z180-230。在所有检测中,激光强度均设置为45,检测器电压为2.1kV。2-5构建MS图数据分析和MS图像构建采用岛津MSI分析软件ImagingMSSolution和IMAGEREVEALMS进行。IMAGEREVEALMS是通过统计学功能实现非靶向分析的软件。它拥有卓越的校正函数(图像过滤、像素插值),并含有“相似图片提取”功能。本文后半部分所示的葡萄糖可视化数据是利用IMAGEREVEALMS软件进行分析。结果3-1生米、蒸米和米曲中磷脂的分布图4显示了生米、蒸米和米曲切片中胆碱的分布。胆碱是一种在米曲制作过程中分布和数量会发生巨大变化的典型成分。生米的结果在碾米之前测得,且结果表明胆碱累积在大米胚芽中。在碾碎后的蒸米中,来自胆碱的峰急剧下降,但在米曲的内部则观察到极强的峰。这表明胆碱在米曲发酵过程(即米曲制作过程)形成。因此,使用MSI可以观察到米曲制作过程中胆碱数量和空间分布发生急剧变化的现象。图4生米、蒸米和米曲中胆碱的分布在米曲的内部还观察到各种磷脂(包括溶血磷脂)的累积(图5)。尤其是溶血磷脂酰胆碱LPC(16:0),m/z496.34和LPC(18:2),m/z520.34显示这一趋势(4)。而磷脂m/z748.35和786.30的MS图像显示出其在米曲中的不均匀分布。这种异质性被认为由曲霉(米曲霉,Aspergillusoryzae)侵入蒸米中生长出雾状菌丝导致,这个过程就被称为“hazekomi”。下一部分我们将介绍一种将hazekomi过程可视化的方法开发以及将这种方法与MSI结合使用的结果。图5米曲(山田锦,稻米抛光率:70%)中溶血磷脂和磷脂的分布3-2hazekomi可视化及其与MSI的配合使用⑸,⑹haze指的是米曲霉菌丝在蒸米表面扩散时呈现的白点,在首席酿酒师进行米曲目检时被作为一个结果指标。在早期的hazekomi可视化研究中,Yoshii等人发表了一篇基于扫描电子显微镜(SEM)观察的报告,他们通过将米曲霉传播过程直接可视化的方式成功观察到了米曲中米曲霉的生长,该结果有助于改善制曲过程(7)。利用SEM将hazekomi过程可视化时,观察微观区域的能力是一个重要特征。不过,我们认为将整个米曲hazekomi过程可视化的方法以及可获取成分分布信息的技术也是有用的。为了解决这一问题,我们引入了采用β-葡萄糖醛酸酶(GUS)作为标志基因的GUS报告系统用于hazekomi可视化。具体来说,通过构建米曲霉GUS表达株以及生产使用该菌株的米曲(以下称为GUS米曲)来实现对制曲过程中米曲霉生长的清晰观察。GUS米曲的使用实现了通过颜色反应来可视化米曲霉位置,而当这种技术和MSI配合使用时,可获取关于成分分布的信息。这两种技术的结合同时实现了整个米曲的hazekomi可视化以及成分分布的可视化研究。在此我们将对这种旨在把GUS报告基因系统应用于米曲的创新研究进行阐述。GUS报告基因系统最初是为了将植物组织中菌丝体的可视化而开发的。在植物组织中,常见做法是将样品浸泡在5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-葡萄糖苷(X-Gluc)溶液中,这是一种用于着色的显色底物。拥有极硬细胞壁的植物组织即便是长期浸泡在X-Gluc溶液中,也能够毫无问题地维持样品观察所需的形态。不过,如前所述,米曲非常脆弱,且其性状和植物组织完全不同。这意味着采用现有的着色方案将极为困难。事实上,我们证实了在米曲浸泡在X-Gluc溶液中固定着色所需时间内,样品的形态由于吸水而发生了很大的改变。为了避免这一问题,必须改变添加X-Gluc的方式。因此,我们构思了一种通过将X-Gluc溶液喷洒在GUS米曲切片上的方法来可视化分析hazekomi过程。图6显示了采用这种方法得到的结果。这里制曲使用的是抛光率为70%的抛光白鹤锦稻米(白鹤酒造株式会社的酒米),并在制曲开始24h、31h以及43h后取样。随着制曲的进行,可以观察到靛蓝色从曲的表面渗透到内部。尤其是在43小时之后、制曲完成时,不仅在曲的表面,在内部也能检测到浓烈的靛蓝色,表明米曲霉已经到达了稻米内部。曲的一个主要作用是在酿造(发酵)阶段提供各种酶,以便形成酵母菌所需的营养。观察到的主要酶为α-淀粉酶或葡萄糖淀粉酶,这两者会形成作为酵母生长所需的葡萄糖。此外,也有报道表示α-淀粉酶可能是影响曲霉菌丝体侵入性生长的非常重要的酶。图6GUS米曲中hazekomi过程的可视化分析(比例尺:1mm(插入图片:200μm))尽管既往研究中报道了制曲后葡萄糖的增加,但hazekomi和葡萄糖分布之间的关系尚未明确。在制曲过程每个阶段的米曲质谱图中,确实观察到了葡萄糖峰强度的升高(图7)。已有报道表明NEDC可以增加癌组织中葡萄糖检测的灵敏度(8)。因此,当使用NEDC作为葡萄糖MSI的基质时,[M+Cl]-=m/z215.02在负离子模式下被检测到。为了研究GUS米曲的hazekomi过程和葡萄糖分布之间的关系,使用GUS染色切片相邻的切片进行了MSI,比较获得的葡萄糖离子强度和GUS染色图像的分布,图8显示其结果。观察葡萄糖分布及与GUS染色图像的叠加可以了解到从制曲初始阶段到后期阶段,葡萄糖从外到内增加。这一结果表明hazekomi和葡萄糖分布之间存在相关性。另外,有些区域由于X-Gluc为深色且葡萄糖强度很高而成像为蓝色(黑色箭头显示),同时在本实验中也能看到有些部分虽然也观察到了hazekomi,但葡萄糖强度低,例如以黑色圆圈表示的区域。这些结果表明位置不同,hazekomi产生的葡萄糖量存在差异性。今后,可以通过包含各种代谢物(例如氨基酸、糖类、糖醇)分析的探讨来实现从化学角度更好地了解hazekomi现象。虽然目前的考察着重于葡萄糖并解释了伴随hazekomi过程葡萄糖分布的变化,但可以想象,形成的酶的扩散范围和活性也会受到诸如米粒特征等其他因素的影响。这种新的可视化技术(GUS米曲和MSI的融合)预期可以改进米曲和其他曲衍生产品的制曲流程。图7利用NEDC基质获得的葡萄糖峰的时间依赖性变化图8GUS米曲中葡萄糖([M+Cl]–)的可视化(比例尺:1mm)结论在本研究中,分析了磷脂在山田锦大米(清酒酿造米)中的空间分布,并利用白鹤锦米(白鹤酒造株式会社的专有清酒米)可视化分析hazekomi过程和葡萄糖分布之间的关系。同时还利用白鹤锦米制备了一种表达GUS的米曲品系,并用于揭示hazekomi过程和葡萄糖分布之间的关系。这种新的可视化技术利用了GUS米曲和MSI相结合,可有助于更好地了解米曲和其他曲衍生产品的制曲流程并改进制曲方法。由于本实验中采用的岛津iMScope成像质谱显微镜能同时实现微观区域的光学显微镜观察以及显微镜下的质谱分析,将iMScope应用于各种酒曲和其他麦芽的分析,可以获得发酵领域相关新科学知识。iMScopeQT(图9)是iMScope的新一代产品,于2020年6月发布。在延续iMScopeTRIO卓越的显微镜观察功能和空间分辨率的同时,新的iMScopeQT提供了更高的质量分辨率、检测灵敏度和分析速度,让分析变得更轻松。同时,由于能够分析更宽的质量范围,期待MSI技术可以进一步扩展在不同研究领域应用的可能性。图9iMScopeQT参考文献tal.,Anal.Chem.,2015,87,422.文献题目《成像质谱显微镜用于米曲中磷脂和葡萄糖的可视化分析》使用仪器岛津iMScopeTRIO作者ShuichiShimma*1,2,YoshihiroTamada*3,AdindaPutriWisman*1,ShujiHirohata*3,KatsuyaGomi*4EiichiroFukusaki*1,2*1大阪大学工程研究生院生物技术系*2大阪大学岛津组学创新研究室*3白鹤酒造株式会社*4日本东北大学农学研究生院未来生物产业的生物科学与生物技术系

  最新一期的细胞生理学杂志(JournalofCellularPhysiology)期刊登载“期刊亮点”文章,介绍了研究者结合薄层色谱和MALDITOF用于帕金森突变人类皮肤成纤维细胞的脂质分析的成果。Parkin蛋白突变是早发性帕金森病(PD)的主要病因。蛋白质质量控制系统的损害以及线粒体和自噬过程的缺陷是导致神经退行性变的Parkin蛋白缺乏的结果。关于脂质在这些细胞功能改变中的作用知之甚少。在本研究中,parkin突变人皮肤原代成纤维细胞已被认为是PD的细胞模型,以研究与缺乏parkin蛋白相关的可能的脂质改变。皮肤成纤维细胞来自两个不同帕金酶突变的无关帕金森病患者,并将其脂质组成与两个对照成纤维细胞的脂质组成进行比较。通过组合基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/MS)和薄层色谱(TLC)分析成纤维细胞的脂质提取物。同时,研究者通过跳过脂质提取步骤对完整的成纤维细胞进行了直接的MALDI-TOF/MS脂质分析。结果表明,帕金森突变体成纤维细胞脂质谱中一些磷脂和糖鞘脂的比例发生了改变。检测到的较高水平的神经节苷脂,磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸可能与自噬和线粒体转换功能障碍有关 此外,溶血症的增加可能是神经炎症状态的标志,这是PD的一个众所周知的组成部分。

  本文作者:江苏省食品药品监督检验研究院李忠红热分析法,顾名思义,是围绕物体热量发生了变化来进行的一系列分析测试的技术的总称,包括记录给予被测物热量后物质发生变化的过程以及物体发生变化过程中吸收或放出热量的测定。药典中收录的热分析法,广义的有转化点/熔点测定法、热重分析法、差热/差示扫描量热分析法、热载台显微镜分析法、微量热法(欧洲/英国药典)、溶液量热法(欧洲/英国药典)。中国药典2020年版四部通则0661热分析法中只收录了其中的三种。目前来说,在我们药品检验工作中采用热分析法对药物进行质量控制的应用主要有:原料药熔点的测定、化学对照品的纯度测定、药物水分的测定等,应用的项目与品种并不多。中国药典2015年版并未收录具体的需要用热分析仪来做质量控制的品种,2020年版是否有品种收录目前还未知晓。在国家药品监督管理局批准的各企业注册标准中,采用差示扫描量热分析法(DSC)测定熔点的品种有替格瑞洛、利培酮等,下图1是一张不同企业替格瑞洛原料药的热分析图,从图中可以看出不同企业产品的熔点存在着一定的差异,其中微小的差异可能来自于不同的纯度,而较大的差异应该是来自于不同的晶型。图1替格瑞洛DSC分析图热分析法在药品质量控制中应用面较窄的这种情况的主要原因是因为热分析仪相对于一些传统的药品检验用仪器(例如熔点仪、烘箱、减压干燥箱等)价格要贵得多,客观上限制了在熔点测定与水分测定中的应用。而对于化学对照品的纯度测定,热分析法只是一个辅助测定的方法,或者说是一个验证用其他方法测定出的纯度值是否准确的方法,并不能用热分析法得到的纯度值去给对照品赋值。所以,热分析法对于化学对照品纯度的测定这一应用,只有在化学对照品发行单位得到较多的应用[1,2]。当然,在药物的制造过程中,有不少企业已经采用快速水分测定仪(水分天平)来做中间体物料的水分监测。快速水分测定仪是利用热失重法测定样品的水分含量,由称量与加热装置(红外)组成。其原理与热重分析仪一样,也应该算是一种热分析的仪器。尽管在药品终产品质量控制中的应用目前还不广泛,热分析技术作为一门成熟的分析技术,在药物研究过程中角色一直是不可或缺的。近5年来在药物研究过程中的应用主要有:药物多晶型的研究[3-6],药物共晶的研究[7],药物新剂型研究[8-18],生物相容性材料[19,20]的表征,药品包装材料(聚乙烯、聚丙烯等材质)与液体药物的相容性研究等。下面简要介绍一下其中的几个应用。一、药物多晶型的研究各国药典收载的多晶型药物有188种,水合物有307种,无定形(型)物有113种[21],这些药物的研究过程都或多或少地用到过热分析技术。2015年研究者AkhtarSiddiqui等[3]发表的研究文章中用DSC结合化学计量学方法对尼莫地平两种晶型的定量测定进行了很好的研究,为质量控制提供了可能。2016年研究者YusukeHattori等[4]发表的研究文章中用DSC研究了采用熔融-骤冷和研磨法获取加替沙星的无定形物。这两种方法制备的无定形物的X-射线粉末衍射图谱是无差别的,但是它们的DSC图谱存在着一定的差异。下图2就是两种无定形物的DSC图谱。图2加替沙星两种无定形物在不同升温速率下的DSC图谱(A)研磨法制备(B)熔融-骤冷法制备对于低温下药物的结晶过程、低温下药物晶核形成的机理研究,是近年来另一个研究的热点。2017年研究者IoannisNikolakakis等[5]发表的研究文章中采用熔融-骤冷法对扑热息痛(对乙酰氨基酚)的结晶动力学进行了研究,熔融的过程以及对骤冷后得到的玻璃体进行表征均使用了DSC仪。2018年研究者YuanSu等[6]发表的研究文章中用类似的方法对灰黄霉素进行了研究,提出在超低温状态下(低于玻璃化转变温度),玻璃体发生断裂,在断裂面形成了晶核,因此不仅熔融-骤冷法不一定能得到无定形药物,而且对于无定形药物的保存也要注意贮藏条件可能产生的影响。二、药物共晶的研究共晶是提高药物溶解度的一个有效手段,而DSC是表征共晶形成成功与否的强有力技术。2018年研究者PatrycjaGarbacz等[7]发表的研究文章中对吲哚美辛与糖精共晶、呋塞米与对氨基苯甲酸共晶进行了研究,典型的DSC图谱见图3。由图中可见,原料比例为1:2时吲哚美辛与糖精形成了共晶,即熔点只有一个。其他检测方法,例如红外光谱法、拉曼光谱法,都无法区分物理混合物与共晶。图3吲哚美辛与糖精共晶研究的DSC图谱(a)吲哚美辛与糖精物理混合物(1:1)(b)吲哚美辛与糖精物理混合物(2:1)(c)吲哚美辛与糖精物理混合物(1:2)(d)吲哚美辛与糖精共晶(原料比例1:1)(e)吲哚美辛与糖精共晶(原料比例2:1)(f)吲哚美辛与糖精共晶(原料比例1:2)(g)吲哚美辛(h)糖精三、药物新剂型的研究纳米脂质体、介孔二氧化硅纳米粒、聚L-乳酸电纺纤维、温敏性水凝胶都是近年来发展起来的一些药物载体,也是药物新剂型。对于药物载体是否成功载药的研究,DSC是一个有效的表征手段,以2018年LiPan等[18]对载虾青素的纳米脂质体研究为例,图4为采用DSC对原料药、辅料、原料药与辅料的物理混合物、载药纳米脂质体进行研究的图。载虾青素的纳米脂质体显示了与辅料大豆磷脂酰胆碱以及二者的物理混合物不同的DSC曲线载虾青素的纳米脂质体研究的DSC图谱(a)虾青素(b)载虾青素的纳米脂质体(c)大豆磷脂酰胆碱(d)虾青素与大豆磷脂酰胆碱的物理混合物对于载虾青素的纳米脂质体研究,研究者不仅使用了DSC,还使用了TG,图谱见图5。TG曲线可被分为三段,分别代表了三步分解过程:失水(138℃之前)、大豆磷脂酰胆碱分解(138~315℃)、虾青素分解(315~500℃)。TG曲线可以从一个侧面反映药物的组成。图5载虾青素纳米脂质体的TG图谱由以上这些应用来看,随着采用热分析法对于药物多晶型的研究工作日益的广泛,以及仿制药与原研药一致性评价工作的需求,采用热分析技术作为成品的质量控制手段的可能性也会大幅提升。因此,可以预见,热分析技术在药物质量控制领域会发挥越来越大的作用。热分析技术在药物质量控制中的应用专题:参考文献:[1]刘毅,吴建敏,严菁,等.熔点对照品标化研究,中国新药杂志,2015,24(3):264-270[2]刘毅,吴建敏,吴涓,等.差示扫描量热法在化学药品对照品纯度分析中的应用,中国新药杂志,2017,26(10):1115-1118[3]AkhtarSiddiqui,ZiyaurRahman,MansoorA.Khan.Applicationofchemometricmethodstodifferentialscanningcalorimeter(DSC)toestimatenimodipinepolymorphsfromcosolventsystem.DrugDevelopmentandIndustrialPharmacy,2015,41(6):995-999[4]YusukeHattori,AyumiSuzuki,MakotoOtsuka.Characterizationofmelt-quenchedandmilledamorphoussolidsofgatifloxacin.DrugDevelopmentandIndustrialPharmacy,2016,42(11):1851-1856[5]IoannisNikolakakis,KyriakosKachrimanis.Crystallizationkineticsoforthorhombicparacetamolfromsupercooledmeltsstudiedbynon-isothermalDSC.DrugDevelopmentandIndustrialPharmacy,2017,42(2):257-263[6]YuanSu,LianYu,TingCai.Enhancedcrystalnucleationinglass-formingliquidsbytensilefractureintheglassystate.Crystalgrowth&design,2018,DOI:10.1021/acs.cgd.8b01427[7]PatrycjaGarbacz,MarekWesolowski.DSC,FTIRandRamanSpectroscopyCoupledwithMultivariateAnalysisinaStudyofCo-CrystalsofPharmaceuticalInterest.Molecules,2018,23,2136 doi:10.3390/molecules23092136 冯巧,张亚轩,夏志伟,等.温敏型水凝胶聚(N-异丙基丙烯酰-乙烯基吡咯烷酮)的前端聚合法制备及性能.高分子材料科学与工程,2015,31(4):37-46[9]王浩,康卫民,张亚秋,等.壬苯醇醚聚ε-己内酯电纺纤维膜的表征及释放.沈阳药科大学学报,2015,32(4):249-255,270[10]王浩,郭衎,刘影,等.十六烷基磷脂酰胆碱复合聚ε-己内酯电纺微球的制备及表征.辽宁医学院学报,2015,36(2):1-5,附页1-2[11]吕洁琼,林君红,崔升淼.介孔二氧化硅纳米粒对穿心莲内酯载药性能及药物释放的影响.广东药学院学报,2016,32(5):555-558[12]吕志阳,杨雨微,陈璟,等.热熔挤出技术制备银杏总内酯固体分散体的研究.中药材,2016,39(7):1610-1613[13]LiPan,HongyanWang,KerenGu.NanoliposomesasVehiclesforAstaxanthinCharacterizationInVitroReleaseEvaluationandStructure-PXRDDSC.Molecules,2018,23:2822 doi:10.3390/molecules23112822 赵娜,史雨,王中彦.和厚朴酚固体分散体的制备及表征.沈阳药科大学学报,2019,36(6):469-473[15]管庆霞,张悦,邹淑君,等.马钱子碱纳米结构脂质载体的表征及体外释放行为分析.中国中医药信息杂志,2019,26(8):66-70[16]郭爱灵,姚涛,潘斯庆,等.复方葛根素水飞蓟宾固体分散体的制备及表征.中国中医药信息杂志,2020,27(2):59-63[17]黄佳娜,崔银,张天,等.载塞克硝唑泊洛沙姆复合聚L-乳酸电纺纤维的表征和释放行为考察.中国医药工业杂志,2020,51(5):605-612[18]盛晓丹,刘臻,罗砚曦,等.聚多巴胺修饰的载榄香烯介孔二氧化硅纳米粒的制备及其靶向抗肿瘤活性研究.中草药,2020,51(10):2745-2754[19]王秦峰.聚乳酸的热性能研究.上海化工,2019,44(2):14-16[20]CarlosDavidGrandeTovar,JorgeIvá nCastro,CarlosHumbertoValencia,etal.NanocompositeFilmsofChitosan-GraftedCarbonNano-OnionsforBiomedicalApplications.Molecules,2020,25:1203 doi:10.3390/molecules25051203 张建军,钱。

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