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赛默飞组学技术前沿创新高峰论坛,带您发现组学的力量

2020.12.04

  分析测试百科网讯 2020年11月27日,由赛默飞世尔科技主办、分析测试百科网协办的组学技术前沿创新高峰论坛在成都隆重举行。本次会议旨在“发现质谱力量”,邀请国内组学领域大咖共讨质谱在组学研究中的“力量”,期望共同推动中国组学研究发展。

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  赛默飞中国区色谱与质谱业务应用支持总监薄涛博士主持本次大会开幕。

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  赛默飞生命科学质谱副总裁兼总经理Evett Kruka为本次大会致辞。

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  赛默飞质谱研发总监 Alexander Makarov为大家介绍Orbitrap技术在生命科学领域的应用及发展情况。Makarov表示,今年是赛默飞Orbitrap技术投入使用第15年,已经发展成Orbitrap混合质谱和单一Orbitrap质谱两大类型。随着人们逐渐对Orbitrap技术的认可,使用该技术发表的文章数量稳步提升。尤其在2019年,使用Orbitrap技术所发表的文章数量已经达到QTOF技术文章的2倍,且差距逐渐增大。Makarov表示,随着Orbitrap技术在越来越多的领域中使用,未来该技术的发展不可估量,非常令人期待。

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  大会伊始,清华大学邓海腾教授、复旦大学唐惠儒教授、南京大学刘震教授、北京大学黄超兰教授分别围绕质谱在组学研究中扮演的角色、质谱技术在人类健康疾病研究中的发展前景、基于质谱技术的多组学研究发展前景。

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中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 曾嵘研究员

报告题目:基于定量化分子网络的精准医学平台

  曾嵘介绍到,作为国内最早开展生物质谱分析的团队之一,团队利用质谱技术发现了多种疾病标志物。例如团队利用质谱技术发现了磷酸化修饰定量化网络的转移型结直肠癌分子分型,并构建了个性化药物反应预测模型;通过对胃绕道手术治疗的糖尿病患者,团队成功分辨了糖尿病肥胖者和非糖尿病肥胖者治疗效果等,为疾病的治疗效果评估提供了新的途径。

  曾嵘表示,蛋白质分析是门艺术,它需要更灵敏、更深度、更高覆盖、更高通量的分析技术来支撑。作为拥有上述优势的质谱技术,未来的发展令人期待。

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清华大学 邓海滕教授

报告题目:Beyond Expression Proteomics: Probing Protein Functional Diversity in Cellular Processes

  邓海滕表示,作为蛋白质组学的主要分析工具,质谱在其中发挥了不可或缺的作用。团队利用质谱技术对肝脏中NAD辅酶分子前体NMN进行研究,发现NMN分子可延缓肾衰老;发现NNMT的含量与肿瘤发展有密切关系,当过渡表达时会促进肿瘤发展。通过多年研究发现,SIRT6与APC/C存在精密调节关系等。

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苏黎世联邦理工大学 Bernd Wollscheld教授

报告题目:Light-mediated discovery of surfaceome nanoscale organization and intercellular receptor interaction networks

  Wollscheld表示,集成肿瘤精准医疗技术朝着更好的大数据诊断方向发展。研究发现,蛋白质的功能与亚细胞环境有密切关系,其表面相互作用的介导信号往往难以捉摸。为此,团队利用质谱技术研发了LUX-MS用于活细胞光控蛋白检测。通过这项技术对B淋巴细胞上的CD20组织检测发现,蛋白表面驱动译码的相互作用;建立了SOG欧联抗原同步免疫突触,并阐明细胞表面免疫突触的信号网络,对其进行系统分析。

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南京大学 刘震教授

报告题目:面向精准质谱分析的分子印迹亲和萃取-质谱联用方法研究

  刘震表示,质谱拥有非常强大的分辨能力,但需要配合完善的样品制备技术才能发挥作用。为此,团队研发了基于分子印记技术的靶标技术,提高了质谱对含糖、非含糖蛋白的分析能力。与抗体比较,分子印记材料的在稳定性方面远超抗体,可保持2个月性能不发生改变,亲和力也表现更好。对于不稳定的生物标志物,团队利用这项技术对复杂多糖样品、多肽样品、磷酸化样品、单糖、多糖异构体。对于血清和尿液中的多种蛋白,使用印迹技术也可以轻易辨别,效果好于传统分析方法。

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同济大学 田志新教授

报告题目:Recent progresses on site -and structure-specific quantitative N-glycoproteomics

  N糖基化有多种类型,根据不同的位点和结构发挥不同的作用。质谱技术作为糖蛋白检测的有力手段,已经在该领域发挥了重要作用。例如,团队利用质谱技术对COVID-19疫苗进行解析,确定了其N糖结构的N334位点;进行了肝癌细胞HepG2和LO2对照实验,发现两者的位点异构;通过对乳腺癌细胞和干细胞对比,发现两者存在位点异构性,对耐药性有不同表现。

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复旦大学 陆豪杰教授

报告题目:蛋白质翻译后修饰的质谱分析

  蛋白质翻译后修饰为蛋白质带来了不同功能,但为研究者带来了分析挑战。如何精准、快速的鉴别这些蛋白质对了解其相关机理极为重要。质谱作为“分子天平”,是实现这一目的的有效手段。团队利用质谱技术,对N糖的糖基化位点进行靶向化分析,发现IgG分子经修饰衍生后,可提高衍生效率、提高了位点电荷、提高了ETD效率。将这种方法用于人血清发现,可提高蛋白检测效率,能获取更多蛋白离子碎片信息。对于蛋白质C末端研究,团队利用同位素标签、富集标签和离子化标签配合高选择性材料,在2644个肽段上发现了2985种乙酰化位点。

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  随后,复旦大学陆豪杰教授、苏州大学杨霜教授、解放军军事医学科学院张万军研究员、王洪围绕蛋白组学领域新技术、S蛋白糖基化表征、蛋白定量的必要性及最佳实践等热点问题进行了圆桌讨论。

  在代谢组学分论坛中,来自复旦大学唐惠儒教授、蒙纳士大学Darren Creek教授、上海交通大学吕海涛教授、海南大学王守创教授、中央民族大学陈艳华副教授分别围绕代谢组学研究的发展及现状展开讨论,与现场观众分享自己在代谢组学领域的研究成果及相关思考。

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复旦大学 唐惠儒教授

报告题目:定量代谢组学与精准医学

  团队长期致力于代谢组定量新技术体系研究。由于代谢表型复杂而重要,因此若想实现精准医学,精确定量小分子代谢物成为极为重要的事情。由于人体具有2万多种代谢产品,且现有技术难以满足检测需求,发现新的分析技术成为当务之急。质谱作为精准定量技术,在代谢组学中已经发挥了重要作用。团队利用质谱鉴定氨基酸代谢产物,在15分钟内可一次性同步定量150余种代谢物,并且覆盖了22条代谢途径。相比于传统核磁表征,质谱技术能详细定量血清中脂肪酸组成,定量了人体中150余种花生酸等。对于未知代谢物,团队利用核磁技术配合质谱发展了绝对结构准确鉴定分析方法,可在5分钟内鉴定血浆、细胞、组织中70种元素。

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蒙纳士大学Darren Creek教授

报告题目:Semi-targeted metabolomics to identify mechanisms of drug action

  Creek表示,当前代谢组学非靶标分析的挑战在于数据分析,信号噪音是最主要的干扰因素。利用质谱精确确定分子质量、明确保留时间是代谢组学实现精准分析的手段之一。基于上述要求和忒单,团队利用质谱技术结合代谢组学,用于疟疾药物发现研究、阿托伐同作用机理研究、疟疾代谢物筛选、HOHOH/嘧啶抑制剂、类喹啉化合物分析。此外,团队也建立了多变量分析法,已经用于类青蒿素成分分析、指导异戊二烯合成合成、分析α-亚麻酸代谢等。

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上海交通大学 吕海涛教授

报告题目:Mass spectrometry based precision-targeted metabolomics

  所有高等生命都有代谢过程,若想探明生命机理必须要了解细胞代谢过程,代谢组学因此而生。由于传统分析方法不能满足检测代谢改变过程和代谢产物变化,为此团队利用质谱技术研发了新的检测方法,实现了稳定的信号输出,在14种生物组织中识别了231种功能脂质,发现了84种与临床检验指标相关的代谢物。基于此项技术,团队借助Fe3+、Mn2+、Mg2+分析了生物膜的功能性和形成等。

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海南大学 王守创教授

报告题目:基于HPLC-MS的植物代谢多样性解析

  植物不同的代谢产物反映了植物不同的生理过程,如何准确的检测这些复杂代谢产物成为制约而人们了解植物生理过程的因素之一。团队利用高通量、高敏感性的质谱对茄科作物的代谢物进行分析,发现在同一种植物中,不同部位的初级代谢产物存在显著差异,例如柑橘和柚子中的柑橘类黄酮代谢产物含量差异明显。进一步研究发现,类黄酮能够改变柑橘的苦甜。团队通过分析番茄中的有毒生物碱,发现经过人类驯化后,其生物碱基因发生缺失,但茄碱等营养物质的含量也发生不同程度的降低。通过对表达的基因进行分析,团队找到了关键基因,对其进行改变后发现相关营养物质含量显著提升,但有害生物碱含量没有产生变化。

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中央民族大学 陈艳华副教授

报告题目:质谱成像技术与代谢组学的研究进展

  质谱技术能广泛覆盖代谢组学目标物,因此,团队开发了基于质谱技术的代谢组学定性与定量分析方法。基于这种方法,团队实现了检测血浆中1324种代谢产物同时检测,实现1015个血浆中代谢产物的快速定量分析。针对含量较低的功能性代谢物,团队研发了基于衍生化串联质谱的脂肪酸、甾体激素代谢轮廓分析方法等。

  在质谱成像方面,团队研发了具有知识产权的空气动力辅助离子化质谱(AFADESI-MS),其具有免标记、高灵敏、高覆盖特点。利用这个质谱,团队实现了生物组织中结构、功能性代谢物的高效识别、分布特征和分子病理研究。同时,团队将AFADESI-MS与代谢组学相结合,建立了整体代谢组学生物标志物的研究思路。目前团队将这一思路应用于临床食管癌组织的原位代谢组学研究,实现潜在原位标志物的精确表征以及相关标识物的分布区域特征,实现了从代谢产物和代谢酶两个层次全面表征肿瘤的代谢改变。基于上述成果,团队成功建立了食管癌诊断模型并应用于临床诊断和药物研发中,其有望成为一种新型分子病理诊断工具。

  在随后的表型组学分论坛中,同济大学丁琛教授、凯莱谱CEO刘华芬、BGI任艳、北京大学黄超兰教授对表型组学的发展进行了讨论,同时也分享了自己表型组学的相关研究成果。

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同济大学 丁琛教授

报告题目:人类表型组计划

  人类的组学计划始于基因组学,但随着从基因到表型的直接关联发现几乎殆尽,且从微观到宏观的征途障碍重重,因此传统基因组研究的遗传学范式面临挑战。表型组学概念因此而出,其代表从出生到死亡过程中,形态特征、功能、行为等生物、物理、化学形状的组合,是人类生命密码的另一半。随着人类分析技术的不断进步,从最早的基因组转录到蛋白质组学的质谱分析,目前人们已经利用先进成像技术实现了微观-宏观的表型解析。除了分析技术本身,仍需要配套的数据分析、数据汇总平台的支撑。

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杭州凯莱谱精准医学 CEO 刘华芬

报告题目:多组学研究在新冠研究中的应用

  基因组学、转录组学、蛋白质组学可以告诉人们机体内可能发生哪些变化,代谢组学可以告知机体内正在发生的变化,因此若想了解机体发生的变化,需要将组学研究相结合,这样才能实现精准医疗这一概念。例如,如何实现COVID-19重症患者的早期诊断,自爆发以来一直是医学界的难题。凯莱谱通过质谱技术对患者血清进行非靶向分析,共鉴定出了941种代谢物,其中204种发生显著改变的代谢物与疾病严重程度有关,进一步阐释为什么新冠病人没有力气、肝脏解毒功能受损等,同时研究团队发现了巨噬细胞、血小板和补体系统调节通路异常原因等。

  目前,凯莱谱通过对磷脂、鞘磷脂、游离脂肪酸、氨基酸分析,对新冠病人回复情况进行研究,期望为临床治疗提供进一步的帮助。

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BGI 任艳工程师

报告题目:Prediction and validation of mouse meiosis-essential genes based on transomics analysis during spermatogenesis

  精子问题占男性不孕不育病因的75%,利用多组学技术研究对小鼠精子减数分裂前期的9类细胞研究,发现了8002种蛋白,其中关系较为密切的蛋白与减数分裂相关,关系疏远的蛋白与细胞正常运作相关。经过鉴定,共有159种蛋白与减数分裂有关,2151种与减数分裂无关。通过敲除Zcwpw1基因,小鼠发现无法形成同源染色体,无法进行减数分裂。

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北京大学 黄超兰教授

报告题目:多组学在生物标志物开发中的应用

  质谱技术起源于百年之前,至今已经有5位诺贝尔奖得主,也是组学研究的重要分析工具。它可以实现从元素分析到生物大分子分析。团队利用质谱技术开发精氨酸化PTM新领域,采用绝对定量蛋白质组方法精确描绘TCR-CD3复合物酪氨酸动态磷酸化修饰全貌,揭示了亚基CD3e的单磷酸化及其新功能;通过尿液蛋白组揭示了早期新冠病毒感染为免疫抑制,紧密连接破坏,大规模代谢紊乱。利用IMS技术,团队实现了毫秒级检测新冠患者尿液样本,可用于无症状患者的快速筛查。对于单细胞蛋白组研究,团队研发的检测芯片可在1个Hela细胞中检测2138种蛋白,是目前人类单颗细胞鉴定蛋白个数最多的方法。


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