中國礦業大學(北京)與北京協和醫院團隊聯合構建PCs分子異構體鑒定新策略

基于脂質分子可變域組合分子結構驅動的磷脂酰膽堿（PCs）雙鍵位置異構體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：北京協和醫院臨床藥理研究中心，中國礦業大學（北京）

合作單位：新疆維吾爾自治區藥物研究所， SCIEX（中國）

論文DOI：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c04032

　研究成果簡介：

　　中國礦業大學（北京）鐵偲團隊與北京協和醫院臨床藥理研究中心鄭昕團隊基于SCIEX QTRAP 5500 LC-MS/MS構建了脂質分子化學結構驅動保留時間預測算法的磷脂酰膽堿（PCs）分子異構體鑒定策略。通過對PCs分子可變結構單元的分析，窮舉樣本中可能的PCs分子結構，并基于神經網絡算法預測全部PCs分子的油水分配系數及保留時間窗口，以此為依據開展樣本中PCs雙鍵位置異構體的鑒定。通過對照品以及SCIEX ZenoTOF 7600中EAD碰撞模式在PCs精細結構雙鍵位置中特征“V”型碎片分布對鑒定的PCs異構體進行了交叉驗證。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異構體，并發現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性。相關成果最近以“A Novel Structure-Driven Predict-to-Hit Strategy for PC Double Bonds Positional Isomers Identification Based on Negative LC-MRM Analysis”為題，在線發表于分析化學領域著名學術期刊Analytical Chemistry（IF: 7.4）。

　　脂質分子精細結構鑒定：

　　脂質作為四種基本生命物質，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，伴隨著質譜技術的快速發展，對生命分子大規模研究的組學技術得以實現。稍晚于代謝組學，專門的脂質組學技術經歷了一個高速迅猛發展過程。通過對以PC等為代表的脂質分子的表征，人們發現了在生理、病理過程中脂質分子有著顯著的變化。但是進一步對脂質分子生物功能的探索卻在相當長的一段時間內受限于脂質分子結構的復雜性。

　　相較于氨基酸、糖等生物分子，脂質分子同分異構現像更為普遍。具有相同分子組成的脂質分子酰基組成的鑒定，特別是酰基雙鍵位置異構的鑒定，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分子生物功能探討的必要前提。經典的質譜CID碰撞技術并不能解決這個難題。

　　近年來，包括OzID, UVPD, EIEIO, MAD, RDD在內的氣相反應的脂質分子雙鍵位置鑒定技術被開發出來用于脂質分子雙鍵位置異構的鑒定。基于這些技術，人們認識到含有不同雙鍵位置異構的脂質分子在生理、病理過程中承擔著明顯不同的作用。對脂質分子異構體的鑒定與定量是進一步推進脂質分子生物功能的必經路徑。

　　在本研究中，研究人員首先開發了一個能夠完全分離磷脂酰膽堿（PCs）雙鍵位置異構體的色譜方法，通過對PCs分子可變結構單元的分析，窮舉樣本中可能的PCs分子結構，基于神經網絡算法預測全部PCs分子的油水分配系數及保留時間窗口，對樣本中PCs雙鍵位置異構體進行了鑒定。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雙鍵位置異構體進行碎片分析，應用EIEIO模式下，PCs雙鍵位置處出現的典型“V”型碎片分布對鑒定的PCs異構體進行了交叉驗證。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異構體，并發現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性。這些結果表明雙鍵位置是脂質分子參與體內生命過程調控的重要特異性依憑，通過對PCs 雙鍵位置異構體在生理、病理過程中調控情況的研究，將為進一步揭曉脂質分子的生物功能提供必要的基礎數據。

　　結果表明，該策略有效提升了PCs雙鍵位置異構體鑒定的效率，提升了檢測靈敏度，保證了異構體定量的可靠性，極大降低了開展脂質分子雙鍵位置異構體生物功能探索的門檻。

　　鐵偲，副教授，中國礦業大學（北京）

　　課題組主要研究方向包括基于質譜檢測技術的新型分析策略的開發，以及其在復雜生命體系分析中的應用。近年來，聚焦內源性信號小分子在疾病發生、發展、藥物干預過程中的調控作用與相關機制研究。嘗試通過對包括脂媒介、5-HT，GABA在內不同代謝通路的信號小分子代謝、分布調控的表征，結合相關轉錄組學與蛋白組學數據，探索疾病發生、發展以及對應的藥物干預起效的分子調控機制，推動基于內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等業內主要期刊發表SCI論文50余篇，授權專利2項，獲中國分析測試協會CAIA獎一等獎。

　　鄭昕 副研究員 北京協和醫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。主要研究方向為創新腫瘤藥物PK/PD研究，復雜生物基質中的藥物/生物標志物的定量分析研究，以及代謝產物鑒定研究等。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制國家重大科技專項。發表研究論文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》等雜志發表文章，授權發明專利3項。中國藥理學會定量藥理學專業委員會委員、北京藥理學會藥物代謝專業委員會委員、《協和醫學雜志》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獎二等獎。