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第五届金属组学国际研讨会大会报告（四）

2015.9.12

　　分析测试百科网讯 2015年9月9日-12日，第五届金属组学国际研讨会在北京西郊宾馆召开，会议由中国科学院科院高能物理研究所、清华大学共同主办，来自世界各地的近200位金属组学领域的专家学者汇聚一堂，探讨金属组学的最新进展及未来展望。

　　9月11日下午，BAM联邦理工学院材料研究和测试的Norbert Jakubowski、法国国家科研中心的Joanna Szpunar、中国科学院高能物理研究所Xueyun Gao、纽约州立大学布法罗分校的Steven J. Ray、武汉大学的Bin Hu、维也纳大学Gunda Koellensperger、中科院高能物理研究所Zhiyong Zhang、京都大学Takafumi Hirata、厦门大学的杭纬、日本中央大学的Naoki Furuta、中国计量科学研究院Hongmei Li、波茨坦大学Tanja Schwerdtle带来了精彩的报告。

BAM联邦理工学院材料研究和测试 Norbert Jakubowski

　　BAM联邦理工学院材料研究和测试的Norbert Jakubowski报告题目是《Spatial distribution of nanoparticles, proteins and DNA measured simultaneously in single cells by LA-ICP-MS》，介绍了LA-ICP-MS同时检测单细胞中纳米颗粒、蛋白质以及DNA的空间分布。

　　从治疗性应用到纳米毒理学，纳米颗粒与细胞的相互作用已成为一个很有吸引力的领域。在这种情况下，从不同实验条件下获得纳米粒子在细胞中的量化信息是特别重要的。Norbert Jakubowski在报告中介绍了研究的动机、实验的过程、金属纳米颗粒（纳米颗粒）在单细胞中的成像等。Norbert Jakubowski总结到，LA-ICP-MS是新的定位和量化金属纳米颗粒的分析工具；单细胞分辨率已经得到证实；金属污渍在单细胞中DNA和蛋白质的可视化方面是一个有前途的工具；多光谱组合可以提供定量和化学信息；元素定量显微镜的发展看起来是可行的。对于未来，他说，多光谱的发展，让我们同时得到样本的原子和分子信息，适用于其他金属纳米颗粒和细胞系统，联合免疫测定法来测量单细胞水平下纳米粒子吸收（DFG项目）的表达；新LA系统空间分辨率的设计改进。

　　Norbert Jakubowski在报告最后说：“I have a dream: Single molecule detection by ICP-MS!!!”

法国国家科研中心 Joanna Szpunar

　　来自法国国家科研中心的Joanna Szpunar的报告题目是《Mass spectrometry and tracking selenium pathways: from drug synthesis to cancer cell metabolism》，介绍了质谱分析和跟踪硒的途径：从药物合成到癌细胞代谢。

　　硒是人体必需的微量元素，在大多数的生化和生理过程中起着非常重要的作用，包括免疫功能、甲状腺激素代谢和抗氧化防御系统。其公认的预防癌症的性质导致各种含硒食品补充剂和药品迅速发展。这些制剂在硒种表征方面和他们的新陈代谢对于理解可能的作用机制是至关重要的。与有机硒相比，其无机形式优越的可用性在文献中是有据可查的。通过亚硒酸钠与葵花籽油的反应产生亚硒酸钠甘油三酯（卖）的混合物，最近已经提出可以作为一种新型无毒，高生物利用率和活性的抗氧化剂。Joanna Szpunar在报告中介绍了以质谱为基础方法，在合成过程中形成的硒物种的表征：第一次确定了由一个或2个双键的脂肪酸残基氧化形成的不饱和甘油三酯的硒衍生物。这种分析方法进一步研究了在药物作用下癌细胞中硒蛋白的表达。它是基于优化的ICP-MS辅助的样品制备，并利用ESI的Orbitrap MS / MS，已经检测鉴定超过10种人类硒蛋白提取物。

中国科学院高能物理研究所高学云

　　中国科学院高能物理研究所高学云的报告题目是《Target detection and quantitative count of αIIbβ3 integrin in single cell by experimental and theoretical studies》，介绍了目标检测和IIB3整合在单细胞通过实验和理论研究的定量计数。

　　高学云在报告中介绍了为什么蛋白质在单细胞中是定量的，设计合成OFA P3整合目标探测等内容。在单细胞水平的蛋白质的研究将有助于细胞的异质性在疾病进程中的作用的研究。质谱仪、流式细胞仪等方法实现了单细胞蛋白定量。然而，定量的准确性是有限的。这项研究中设计了与au24peptide8公式的金团簇探针具有荧光性质和具体定位的整合αIIBβ3能力。利用荧光性质和靶向能力，可以直接看到αIIBβ3对人红白血病细胞的细胞膜（HEL）通过共聚焦显微镜。在调查的精确公式的基础上（au24peptide8），整合素αIIBβ3，可以精确计算量化在一个单一的HEL细胞通过激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）的含金量。这一方法将有助于通过精确量化识别蛋白疾病相关估计疾病的进展，提供单细胞水平在疾病的诊断和治疗的新视角。

纽约州立大学布法罗分校 Steven J. Ray

　　纽约州立大学布法罗分校的Steven J. Ray带来了题为《Distance-of-Flight Mass Spectrometry: A New Tool For Metallomics》的报告，介绍了金属组学的一种新工具——飞行质谱法。

　　现代金属组学是一个特别具有挑战性的事业，因为它依赖于以原子和分子的化学信息的测量来分析复杂的化学问题。由于化学环境研究的复杂性，以及由于化学修饰过程分析的重大危险，新的仪器和方法策略往往必须为这样的研究开发。在报告中，Steven J. Ray介绍了正在开发的质谱两个新仪器的方法。一、一个被称为飞行质谱仪的距离（dofms）的新型质谱仪，同时还有电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）的性能评价。其中dofms的概念最好是用与传统的飞行时间质谱（TOFMS）的比较来说明。Dofms策略提供了许多用于ICP-MS的显著好处，结构简单，提供了快速谱的产生率，并能同时进行多元素分析。二、电喷雾离子化的新型发射极结构的发展（ESI）。新的ESI发射器是基于纳米孔的毛细管结构，通常用于电化学检测。这些纳米 ESI发射器拥有50-100纳米孔的直径，相比商业ESI纳流发射器具有直径为µM移动到较小的孔的直径，电场在ESI发射器尖端增加，导致较小的液滴增加电荷密度（增加表面电荷量比），从而提高电离效率。

武汉大学 Bin Hu

　　武汉大学的Bin Hu带来的报告是《Chip-based microextraction techniques coupled to ICP-MS for trace metals and their species analysis in cells》，介绍了基于芯片的微萃取技术与ICP-MS进行细胞中痕量金属及其形态分析。

　　随着生物分子学的发展，细胞系中的金属分析被广泛应用提供更多的生物、毒性、阻遏、金属对生物体的诱变性等信息，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）由于其灵敏度高、线性范围宽、多元素分析、同位素分析等分析能力成为一种有效的微量金属分析方法。然而，由于含量低、形态复杂等因素，ICP-MS法直接定量细胞中微量金属仍然面临着许多困难。在报告中，Bin Hu介绍了基于芯片的液相微萃取 -电热蒸发-ICP-MS在细胞中微量金属元素分析；在微芯片上结合电热蒸发-ICP-MS在细胞测定镉、汞和铅的磁性固相微萃取；基于芯片的磁性固相微萃取 -HPLC-ICP-MS对硒的富硒酵母细胞形态；基于芯片的阵列磁性固相微萃取在线结合ICP-MS痕量重金属细胞的测定等。研究得出的结论是通过整合磁性固相萃取（MSPE）、液相微萃取（LPME）在微流控芯片，提出了微量元素的分析，并在其物种战略，结合基于芯片的MSPE/液相微萃取与ETV/ HPLC-ICP-MS细胞；基于芯片的MSPME/液相微萃取结合ETV/ HPLC-ICP-MS具有检出限低，高的富集系数等优点，适用于细胞痕量分析；未来的研究将集中在进一步降低所消耗的细胞数量的纳米颗粒包含金属的和细胞毒性。

中科院高能物理研究所 Zhiyong Zhang

　　中科院高能物理研究所Zhiyong Zhang的报告题目是《Interactions between Plants and Rare Earth Oxide Nanoparticles》，介绍了植物和稀土氧化物纳米颗粒之间的相互影响。

　　稀土氧化物（REO）NPS一般有磁性、催化、和光学性能而广泛用于油漆涂料、抛光粉、汽车尾气催化剂等。稀土纳米颗粒可以通过各种路径释放到环境中的各种应用，其对生态系统的影响仍然是未知的。Zhiyong Zhang总结到，在水培条件下，RE（III）O纳米粒子（如纳米氧化镧）很容易释放RE3+离子，诱导光毒性。甚至氧化铈纳米粒子可以部分地溶解。非RE（Ⅲ）O纳米粒在试验植物的地上部分被发现。氧化铈纳米粒子进入植物根部吸收是困难的。但是，一旦纳米粒子达到血管系统，他们会迅速随着水流向上运动。磷酸会影响氧化铈纳米颗粒和Ce物种的水培植物，随后易位转化过程。

京都大学 Takafumi Hirata

　　京都大学Takafumi Hirata的报告题目是《Sample Preparation Procedure for the High-Resolution Elemental Imaging using the LA-ICP-Mass Spectrometry》，报告中介绍了高分辨率元素成像的样品制备方法。

　　元素浓度是评价元素代谢率绝对量的关键信息。但是，由于样品的硬度和颜色的不同，非均匀采样延迟了定量元素的成像。为了克服这一点，Takafumi Hirata说，他们研制了软烧蚀取样技术。用软消融技术，生化组织样品，放在玻璃物质，优先由激光烧蚀的消融在高度控制烧蚀。因此，没有激光烧蚀在玻璃基板上，因为用于激光烧蚀的能量密度生化样品的玻璃材料的能量阈值显著降低。优先的和完全消融的唯一的生化样品，可以设法获得采样的均匀深度和体积。在报告中主要讨论了成像效果的样品制备过程的影响，并展示了iQuant2成像软件，专为成像流式细胞仪设计使用LA-ICPMS技术的独特功能。

厦门大学杭纬

　　厦门大学的杭纬的报告题目是《Probing Gas-phase Interactions of Peptides with “Naked” Metal Ions》，探索多肽与“裸”金属离子的气相相互作用。

　　杭纬对介绍，探索“裸”与多肽的相互作用中，气相影响是非常重要的。用于金属肽系统的常规分析方法很多，目前一种由LI和ESI技术相结合而产生气相金属-肽复合物的方法已被提出；实现在大气压下引入气相金属离子；相比传统ESI，这种方法提供了金属-肽复合物更准确的气相稳定性，和没有溶剂作用下更准确的气相结果。将来，这种方法可以扩展到其它过渡金属或蛋白质，洞察金属离子在生物科学中的作用。

日本中央大学 Naoki Furuta

　　日本中央大学的Naoki Furuta报告题目是《Difference of selenium metabolism between intravenous injections of Se enriched selenite and selenomethionine》，介绍了硒代谢在Se浓缩的亚硒酸盐和硒代蛋氨酸的静脉注射间的差异。

　　Naoki Furuta在报告中介绍了小鼠的跟踪实验，过氧化物酶(cGPx)和硒蛋白P(Sel-P)中硒氨基酸的分析，甲氨酸（Met）与硒甲氨酸（SeMet）的置换，硒代谢的比较。最后得出结论：注射SeMet后，肝脏中的cGPx和血浆中的SEL-P，合成效率比注射硒（IV）后高；注射SeMet后，SeCys和SeMet中以化学形式存在的外源性硒增加；注射硒（IV）后，只有SeCys中外源性硒以化学形态存在；更多的SeCys是作为一种抗氧化剂，注射硒（IV）后被并入cGPx。因此，硒（IV）是比SeMet补充硒更合适的化学形式，只要硒（IV）注入量足够低，不会导致毒性。

中国计量科学研究院 Hongmei Li

　　中国计量科学研究院Hongmei Li的报告题目是《Establishment of metrological traceability for protein analysis》，关注建立蛋白质分析的计量学溯源。

　　随着世界上蛋白质测量方法的增加，获得可靠和可比的结果的必要性正在成为分析科学家和临床医生关注的焦点。Hongmei Li在报告中介绍了蛋白质分析中的计量需求，中国计量科学院的计量溯源研究工作，样品制备与分离，分析方法与验证，不确定度的评定等。蛋白质分析计量精度高的技术为新技术的发展奠定了基础，可以评估的测试测量结果的准确性，并确保其可靠性和有效性。国家计量技术体系通过国际互认通过研究分析物的特征来建立核心竞争力，它是标准和行业领域的制定的技术保障。

波茨坦大学 Tanja Schwerdtle

　　波茨坦大学Tanja Schwerdtle报告题目是《New insights into the toxic modes of action of organic arsenic and mercury species》，对有机砷和汞的毒性作用模式提出了新见解。

　　因为毒理学数据的缺乏，到目前为止，还没有对砷脂类（arsenolipids）的存在进行风险评估，它经常存在于富含脂肪的鱼类和其他海产品。Tanja Schwerdtle描述了含砷烃（AsHCs）和含砷脂肪酸（AsFAs）的毒性。在人体的肝脏和膀胱上皮细胞，AsHCs通过不同毒性的作用模式在类似于砷的浓度范围内发挥细胞毒作用；AsFAs比涉及相关细胞的生物利用度和毒性AsHCs的效力较低。在对果蝇整个生物体的研究中，与砷相比，AsHCs会导致后期毒性发育和到达果蝇的大脑。此外，这些化合物似乎能够很容易地通过哺乳动物的生理障碍，包括肠道和血脑脊液屏障，并在分化的人类神经元施加特定的毒性。这些数据清楚地表明动物实验研究来评估arsenolipids的可能神经毒理学相关风险的必要性。有机汞主要在中枢神经系统中发挥其毒性作用，但潜在的机制仍不完全清楚。氯化汞、MeHgCl的毒性和在人的神经元和星形胶质细胞的硫柳汞的比较揭示：1、有机汞的毒性较高；2、物种特异性毒性机制的存在；3、人类分化的神经元对所有汞物质的敏感性较高。实验数据为了解汞化合物相关的特定运输提供了一个完全新的方法。

细胞金属金属组学

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第五届金属组学国际研讨会大会报告（四）

周锦帆