當(dāng)前位置:安捷倫科技(中國(guó))有限公司>>公司動(dòng)態(tài)>>客戶成功故事 | 高效化學(xué)同位素標(biāo)記(HP-CIL)策略創(chuàng)新,數(shù)量級(jí)提升代謝組檢測(cè)靈敏度
客戶成功故事 | 高效化學(xué)同位素標(biāo)記(HP-CIL)策略創(chuàng)新,數(shù)量級(jí)提升代謝組檢測(cè)靈敏度
代謝組分析面臨新的挑戰(zhàn)
隨著代謝組學(xué)在疾病、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境與健康、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,對(duì)代謝組學(xué)的分析方法提出了更高的需求。然而代謝組學(xué)分析涉及的樣品復(fù)雜性及目前檢測(cè)的局限使得該領(lǐng)域依然面臨極大的挑戰(zhàn):
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代謝組學(xué)樣品中包含多種的代謝物,目前需要多種儀器或多方法整合分析以確保全面的檢測(cè),大大降低了檢測(cè)通量;
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代謝物的理化性質(zhì)差異大,缺乏能有效電離的化學(xué)結(jié)構(gòu),造成分析的“盲點(diǎn)”;
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大部分代謝物極性高,在反相色譜分離上無(wú)法得到好的保留,容易受到樣品基質(zhì)的干擾;
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分析過(guò)程中部分代謝物容易產(chǎn)生氧化還原或源內(nèi)裂解反應(yīng),會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的誤判;
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樣品中不同代謝物濃度范圍差異大(從 pM 到 mM)容易受到儀器和基質(zhì)的影響。
如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高代謝物高靈敏度、寬覆蓋度和高通量的檢測(cè)將是代謝組學(xué)更好地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)
創(chuàng)新的技術(shù)流程
為了應(yīng)對(duì)以上挑戰(zhàn),邁理奧科技在「加拿大阿爾伯塔大學(xué)厲良院士」的帶領(lǐng)下,采用安捷倫 1290 UHPLC/6546 Q-TOF 液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng),持續(xù)打造全球領(lǐng)先的 DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜樣品中代謝物的高靈敏、寬動(dòng)態(tài)范圍檢測(cè),在定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量(圖 1)。平臺(tái)采用高效化學(xué)同位素標(biāo)記(HP-CIL)策略,具體分析流程如下[1-4]:
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1
首先,將胺/酚基代謝物、羧基代謝物、羰基代謝物和羥基代謝物這 5 大官能團(tuán)分成 4 組,采用 12C- 丹酰試劑和 13C- 丹酰試劑對(duì)樣品分別進(jìn)行衍生化處理(通過(guò)對(duì)權(quán)威代謝組數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì),胺/酚基代謝物、羧基代謝物、羰基代謝物和羥基代謝物占比整個(gè)代謝組的總覆蓋率超過(guò) 90%);
2
經(jīng)過(guò)重試劑標(biāo)記和輕試劑標(biāo)記后的衍生產(chǎn)物進(jìn)行 1:1 混合,進(jìn)行 LC-MS 檢測(cè);
3
結(jié)合 IsoMS Pro 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)質(zhì)譜峰對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
圖 1. DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)完整流程
以含胺/酚基代謝物為例(圖 2),使用丹磺酰氯(DnsCl)對(duì)目標(biāo)代謝物進(jìn)行化學(xué)衍生化后,檢測(cè)靈敏度可提升 10-1000 倍,從而有效地克服傳統(tǒng)無(wú)標(biāo)記 LC-MS 方法的局限性。此外,整體流程包含了完整的 IsoMS Pro 分析系統(tǒng),不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝物信號(hào)特征的高效提取,而且可利用衍生代謝物和內(nèi)標(biāo)衍生代謝物的峰面積進(jìn)行相對(duì)定量與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
圖 2. 含胺/酚基代謝物的高效化學(xué)衍生化方法
DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)也正是基于安捷倫新的 1290 UHPLC/6546 Q-TOF 系統(tǒng),該聯(lián)用平臺(tái)可應(yīng)對(duì)更多的樣品、增加的代謝物數(shù)量及濃度范圍帶來(lái)的挑戰(zhàn),完美符合高精度與高效率的要求。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩方面:首先,安捷倫 1290 Infinity II 液相色譜系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性極佳,適合快速精確分離多種代謝物組分;同時(shí),配合安捷倫新的 6546 Q-TOF 系統(tǒng), 能夠在不犧牲數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下,獲得高采集速度、高分辨率和寬動(dòng)態(tài)范圍,從而為代謝組學(xué)的定性和定量分析提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù) [5]。
目前 DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)可廣泛為疾病、藥物、毒理及食品營(yíng)養(yǎng)等領(lǐng)域研究提供高質(zhì)量分析結(jié)果。
DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)
用于食品組學(xué)研究案例分享
近期,與四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院深度合作,采用 DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)對(duì)發(fā)酵紅辣椒醬(FRP)、醬油和腐乳進(jìn)行代謝組學(xué)分析,同時(shí)也對(duì)不同種類發(fā)酵樣品之間和發(fā)酵紅辣椒醬(FRP)的不同鹽含量差異進(jìn)行結(jié)果的比較 [1],總體工作流程圖見(jiàn)圖 3。結(jié)果表明,在這些發(fā)酵食品中,檢測(cè)到的代謝物高達(dá)八千多種,其中有一千多種代謝物可以準(zhǔn)確鑒定或注釋。
圖 3. 高鹽發(fā)酵食品研究的總體工作流程
對(duì)于發(fā)酵食品而言,其鮮味口感一般來(lái)自多種初級(jí)代謝物(如氨基酸、脂肪酸、碳水化合物和有機(jī)酸)和次級(jí)代謝物(如生物堿、黃酮類和酚酸),采用 HP-CIL LC-MS 可以鑒定 1190 種代謝物, 而傳統(tǒng)無(wú)標(biāo)記 LC-MS 和 GC-MS 代謝組學(xué)方法,只能分別鑒定 97 或 67 種代謝物。(圖 4)[2]
圖 4. 不同代謝組學(xué)平臺(tái)鑒定的代謝物數(shù)量
采用高效化學(xué)同位素標(biāo)記(HP-CIL)方案,DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)可應(yīng)對(duì)目前代謝組學(xué)的新需求及新挑戰(zhàn),加速代謝組學(xué)研究進(jìn)度,同時(shí)提升檢測(cè)結(jié)果的靈敏度、可靠性和重現(xiàn)性。放眼未來(lái),隨著人類對(duì)疾病發(fā)生、發(fā)展、預(yù)防、治療不斷深入的研究,該平臺(tái)亦將拓展到臨床檢測(cè)維度,打開(kāi) IVD 檢測(cè)領(lǐng)域的新世界,有著廣泛的應(yīng)用前景。
邁理奧介紹
廈門市邁理奧科技有限公司成立于 2020 年 7 月,由歸國(guó)博士為核心的專業(yè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建,加拿大皇家科學(xué)院院士厲良教授擔(dān)任首席科學(xué)顧問(wèn)。邁理奧率先采用創(chuàng)新的高效化學(xué)同位素標(biāo)記(HP-CIL) 結(jié)合液質(zhì)聯(lián)用技術(shù),開(kāi)發(fā)出全球領(lǐng)先的 DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái),專注于全方位、個(gè)性化、一站式的科研服務(wù)和創(chuàng)新醫(yī)療診斷試劑的開(kāi)發(fā),推動(dòng)生物標(biāo)志物探索、健康監(jiān)測(cè)等生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與變革。目前已完成上百個(gè)合作項(xiàng)目,獲得多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)及相關(guān)成果,涉及醫(yī)藥、食品、環(huán)境、水產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域。客戶涉及高校、研究所及醫(yī)療機(jī)構(gòu)臨床科研部門的研究人員等。
【首席科學(xué)顧問(wèn)】
加拿大皇家科學(xué)院院士
阿爾伯塔大學(xué)終身教授
加拿大國(guó)家代謝組學(xué)研究創(chuàng)新中心聯(lián)合主任
人類代謝組計(jì)劃聯(lián)合發(fā)起人
人類代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) HMDB 聯(lián)合創(chuàng)始人
全球領(lǐng)先 HP-CIL 代謝組技術(shù)平臺(tái)發(fā)明人
*被引用次數(shù):20219 (Google Scholar, 2022)
H-index:70 (Google Scholar, 2022)[6]
【核心創(chuàng)始人 技術(shù)&研發(fā)總監(jiān)】趙爽 博士
清華大學(xué)學(xué)士、碩士;阿爾伯塔大學(xué)博士廈門市第十四批“雙百計(jì)劃”領(lǐng)軍型創(chuàng)業(yè)人才
參與人類代謝組計(jì)劃、 加拿大腦計(jì)劃 、人類代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(HMDB)的建設(shè)
10 余年代謝組學(xué)相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)、加拿大國(guó)家代謝組學(xué)創(chuàng)新中心 7 年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)
參考數(shù)據(jù):
[1] “Development of a High-Coverage Quantitative Metabolome Analysis Method Using Four-Channel Chemical Isotope Labeling LC-MS for Aanlyzing High-Salt Fermented Food”., Zhihua Li, Ling Dong, Chi Zhao, Fengju Zhang, Shuang Zhao, Jingjing Zhan, Jia Li, and Liang Li*., J. Agric. Food Chem. 2022 Jul 20;70(28):8827-8837.
[2] “Comprehensive metabolomic comparison of five cereal vinegars using non-targeted and chemical isotope labeling LC-MS analysis”. Zhihua Li*, Chi Zhao, Ling Dong, Yu Huan, Miwa Yoshimoto, Yongqing Zhu, Ipputa Tada, Xiaohang Wang, Shuang Zhao, Fengju Zhang, Liang Li*, Masanori Arita*, 2022, , Metabolites, 12(5), 427.
[3] 邁理奧微信公眾號(hào):
https://mp.weixin.qq.com/s/b113z9IlAr_bt7gVZg-vXg
[4] 邁理奧:www.meliomics。。com
[5] Agilent 6546 LC/Q-TOF 全面提升分析性能, 5994-0686ZHCN.
[6] Li Liang-Google Scholar:
https://scholar.google.com/citations?user=LAucFeIAAAAJ&hl=en