第五屆金屬組學國際研討會大會報告（四）

　　分析測試百科網訊 2015年9月9日-12日，第五屆金屬組學國際研討會在北京西郊賓館召開，會議由中國科學院科院高能物理研究所、清華大學共同主辦，來自世界各地的近200位金屬組學領域的專家學者匯聚一堂，探討金屬組學的最新進展及未來展望。

　　9月11日下午，BAM聯邦理工學院材料研究和測試的Norbert Jakubowski、法國國家科研中心的Joanna Szpunar、中國科學院高能物理研究所Xueyun Gao、紐約州立大學布法羅分校的Steven J. Ray、武漢大學的Bin Hu、維也納大學Gunda Koellensperger、中科院高能物理研究所Zhiyong Zhang、京都大學Takafumi Hirata、廈門大學的杭緯、日本中央大學的Naoki Furuta、中國計量科學研究院Hongmei Li、波茨坦大學Tanja Schwerdtle帶來了精彩的報告。

BAM聯邦理工學院材料研究和測試 Norbert Jakubowski

　　BAM聯邦理工學院材料研究和測試的Norbert Jakubowski報告題目是《Spatial distribution of nanoparticles, proteins and DNA measured simultaneously in single cells by LA-ICP-MS》，介紹了LA-ICP-MS同時檢測單細胞中納米顆粒、蛋白質以及DNA的空間分布。

　　從治療性應用到納米毒理學，納米顆粒與細胞的相互作用已成為一個很有吸引力的領域。在這種情況下，從不同實驗條件下獲得納米粒子在細胞中的量化信息是特別重要的。Norbert Jakubowski在報告中介紹了研究的動機、實驗的過程、金屬納米顆粒（納米顆粒）在單細胞中的成像等。Norbert Jakubowski總結到，LA-ICP-MS是新的定位和量化金屬納米顆粒的分析工具； 單細胞分辨率已經得到證實； 金屬污漬在單細胞中DNA和蛋白質的可視化方面是一個有前途的工具； 多光譜組合可以提供定量和化學信息；元素定量顯微鏡的發展看起來是可行的。對于未來，他說，多光譜的發展，讓我們同時得到樣本的原子和分子信息， 適用于其他金屬納米顆粒和細胞系統， 聯合免疫測定法來測量單細胞水平下納米粒子吸收（DFG項目）的表達； 新LA系統空間分辨率的設計改進。

　　Norbert Jakubowski在報告最后說：“I have a dream: Single molecule detection by ICP-MS!!!”

法國國家科研中心 Joanna Szpunar

　　來自法國國家科研中心的Joanna Szpunar的報告題目是《Mass spectrometry and tracking selenium pathways: from drug synthesis to cancer cell metabolism》，介紹了質譜分析和跟蹤硒的途徑：從藥物合成到癌細胞代謝。

　　硒是人體必需的微量元素，在大多數的生化和生理過程中起著非常重要的作用，包括免疫功能、甲狀腺激素代謝和抗氧化防御系統。其公認的預防癌癥的性質導致各種含硒食品補充劑和藥品迅速發展。這些制劑在硒種表征方面和他們的新陳代謝對于理解可能的作用機制是至關重要的。與有機硒相比，其無機形式優越的可用性在文獻中是有據可查的。通過亞硒酸鈉與葵花籽油的反應產生亞硒酸鈉甘油三酯（賣）的混合物，最近已經提出可以作為一種新型無毒，高生物利用率和活性的抗氧化劑。Joanna Szpunar在報告中介紹了以質譜為基礎方法，在合成過程中形成的硒物種的表征：第一次確定了由一個或2個雙鍵的脂肪酸殘基氧化形成的不飽和甘油三酯的硒衍生物。這種分析方法進一步研究了在藥物作用下癌細胞中硒蛋白的表達。它是基于優化的ICP-MS輔助的樣品制備，并利用ESI的Orbitrap MS / MS，已經檢測鑒定超過10種人類硒蛋白提取物。

中國科學院高能物理研究所 高學云

　　中國科學院高能物理研究所高學云的報告題目是《Target detection and quantitative count of αIIbβ3 integrin in single cell by experimental and theoretical studies》，介紹了目標檢測和IIB3整合在單細胞通過實驗和理論研究的定量計數。

　　高學云在報告中介紹了為什么蛋白質在單細胞中是定量的，設計合成OFA P3整合目標探測等內容。在單細胞水平的蛋白質的研究將有助于細胞的異質性在疾病進程中的作用的研究。質譜儀、流式細胞儀等方法實現了單細胞蛋白定量。然而，定量的準確性是有限的。這項研究中設計了與au24peptide8公式的金團簇探針具有熒光性質和具體定位的整合αIIBβ3能力。利用熒光性質和靶向能力，可以直接看到αIIBβ3對人紅白血病細胞的細胞膜（HEL）通過共聚焦顯微鏡。在調查的精確公式的基礎上（au24peptide8），整合素αIIBβ3，可以精確計算量化在一個單一的HEL細胞通過激光燒蝕電感耦合等離子體質譜（LA-ICP-MS）的含金量。這一方法將有助于通過精確量化識別蛋白疾病相關估計疾病的進展，提供單細胞水平在疾病的診斷和治療的新視角。

紐約州立大學布法羅分校 Steven J. Ray

　　紐約州立大學布法羅分校的Steven J. Ray帶來了題為《Distance-of-Flight Mass Spectrometry: A New Tool For Metallomics》的報告，介紹了金屬組學的一種新工具——飛行質譜法。

　　現代金屬組學是一個特別具有挑戰性的事業，因為它依賴于以原子和分子的化學信息的測量來分析復雜的化學問題。由于化學環境研究的復雜性，以及由于化學修飾過程分析的重大危險，新的儀器和方法策略往往必須為這樣的研究開發。在報告中，Steven J. Ray介紹了正在開發的質譜兩個新儀器的方法。一、一個被稱為飛行質譜儀的距離（dofms）的新型質譜儀，同時還有電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）的性能評價。其中dofms的概念最好是用與傳統的飛行時間質譜（TOFMS）的比較來說明。Dofms策略提供了許多用于ICP-MS的顯著好處，結構簡單，提供了快速譜的產生率，并能同時進行多元素分析。二、電噴霧離子化的新型發射極結構的發展（ESI）。新的ESI發射器是基于納米孔的毛細管結構，通常用于電化學檢測。這些納米 ESI發射器擁有50-100納米孔的直徑，相比商業ESI納流發射器具有直徑為μM移動到較小的孔的直徑，電場在ESI發射器尖端增加，導致較小的液滴增加電荷密度（增加表面電荷量比），從而提高電離效率。

武漢大學 Bin Hu

　　武漢大學的Bin Hu帶來的報告是《Chip-based microextraction techniques coupled to ICP-MS for trace metals and their species analysis in cells》，介紹了基于芯片的微萃取技術與ICP-MS進行細胞中痕量金屬及其形態分析。

　　隨著生物分子學的發展，細胞系中的金屬分析被廣泛應用提供更多的生物、毒性、阻遏、金屬對生物體的誘變性等信息，電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）由于其靈敏度高、線性范圍寬、多元素分析、同位素分析等分析能力成為一種有效的微量金屬分析方法。然而，由于含量低、形態復雜等因素，ICP-MS法直接定量細胞中微量金屬仍然面臨著許多困難。在報告中，Bin Hu介紹了基于芯片的液相微萃取 -電熱蒸發-ICP-MS在細胞中微量金屬元素分析；在微芯片上結合電熱蒸發-ICP-MS在細胞測定鎘、汞和鉛的磁性固相微萃取；基于芯片的磁性固相微萃取 -HPLC-ICP-MS對硒的富硒酵母細胞形態；基于芯片的陣列磁性固相微萃取在線結合ICP-MS痕量重金屬細胞的測定等。研究得出的結論是通過整合磁性固相萃取（MSPE）、液相微萃取（LPME）在微流控芯片，提出了微量元素的分析，并在其物種戰略，結合基于芯片的MSPE/液相微萃取與ETV/ HPLC-ICP-MS細胞；基于芯片的MSPME/液相微萃取結合ETV/ HPLC-ICP-MS具有檢出限低，高的富集系數等優點，適用于細胞痕量分析；未來的研究將集中在進一步降低所消耗的細胞數量的納米顆粒包含金屬的和細胞毒性。

中科院高能物理研究所 Zhiyong Zhang

　　中科院高能物理研究所Zhiyong Zhang的報告題目是《Interactions between Plants and Rare Earth Oxide Nanoparticles》，介紹了植物和稀土氧化物納米顆粒之間的相互影響。

　　稀土氧化物（REO）NPS一般有磁性、催化、和光學性能而廣泛用于油漆涂料、拋光粉、汽車尾氣催化劑等。稀土納米顆粒可以通過各種路徑釋放到環境中的各種應用，其對生態系統的影響仍然是未知的。Zhiyong Zhang總結到，在水培條件下，RE（III）O納米粒子（如納米氧化鑭）很容易釋放RE3+離子，誘導光毒性。甚至氧化鈰納米粒子可以部分地溶解。 非RE（Ⅲ）O納米粒在試驗植物的地上部分被發現。氧化鈰納米粒子進入植物根部吸收是困難的。但是，一旦納米粒子達到血管系統，他們會迅速隨著水流向上運動。磷酸會影響氧化鈰納米顆粒和Ce物種的水培植物，隨后易位轉化過程。

京都大學 Takafumi Hirata

　　京都大學Takafumi Hirata的報告題目是《Sample Preparation Procedure for the High-Resolution Elemental Imaging using the LA-ICP-Mass Spectrometry》，報告中介紹了高分辨率元素成像的樣品制備方法。

　　元素濃度是評價元素代謝率絕對量的關鍵信息。但是，由于樣品的硬度和顏色的不同，非均勻采樣延遲了定量元素的成像。為了克服這一點，Takafumi Hirata說，他們研制了軟燒蝕取樣技術。用軟消融技術，生化組織樣品，放在玻璃物質，優先由激光燒蝕的消融在高度控制燒蝕。因此，沒有激光燒蝕在玻璃基板上，因為用于激光燒蝕的能量密度生化樣品的玻璃材料的能量閾值顯著降低。優先的和完全消融的唯一的生化樣品，可以設法獲得采樣的均勻深度和體積。在報告中主要討論了成像效果的樣品制備過程的影響，并展示了iQuant2成像軟件，專為成像流式細胞儀設計使用LA-ICPMS技術的獨特功能。

廈門大學 杭緯

　　廈門大學的杭緯的報告題目是《Probing Gas-phase Interactions of Peptides with “Naked” Metal Ions》，探索多肽與“裸”金屬離子的氣相相互作用。

　　杭緯對介紹，探索“裸”與多肽的相互作用中，氣相影響是非常重要的。用于金屬肽系統的常規分析方法很多，目前一種由LI和ESI技術相結合而產生氣相金屬-肽復合物的方法已被提出；實現在大氣壓下引入氣相金屬離子；相比傳統ESI，這種方法提供了金屬-肽復合物更準確的氣相穩定性，和沒有溶劑作用下更準確的氣相結果。將來，這種方法可以擴展到其它過渡金屬或蛋白質，洞察金屬離子在生物科學中的作用。

日本中央大學 Naoki Furuta

　　日本中央大學的Naoki Furuta報告題目是《Difference of selenium metabolism between intravenous injections of Se enriched selenite and selenomethionine》，介紹了硒代謝在Se濃縮的亞硒酸鹽和硒代蛋氨酸的靜脈注射間的差異。

　　Naoki Furuta在報告中介紹了小鼠的跟蹤實驗，過氧化物酶(cGPx)和硒蛋白P(Sel-P)中硒氨基酸的分析，甲氨酸（Met）與硒甲氨酸（SeMet）的置換，硒代謝的比較。最后得出結論：注射SeMet后，肝臟中的cGPx和血漿中的SEL-P，合成效率比注射硒（IV）后高；注射SeMet后，SeCys和SeMet中以化學形式存在的外源性硒增加；注射硒（IV）后，只有SeCys中外源性硒以化學形態存在；更多的SeCys是作為一種抗氧化劑，注射硒（IV）后被并入cGPx。因此，硒（IV）是比SeMet補充硒更合適的化學形式，只要硒（IV）注入量足夠低，不會導致毒性。

中國計量科學研究院 Hongmei Li

　　中國計量科學研究院Hongmei Li的報告題目是《Establishment of metrological traceability for protein analysis》，關注建立蛋白質分析的計量學溯源。

　　隨著世界上蛋白質測量方法的增加，獲得可靠和可比的結果的必要性正在成為分析科學家和臨床醫生關注的焦點。Hongmei Li在報告中介紹了蛋白質分析中的計量需求，中國計量科學院的計量溯源研究工作，樣品制備與分離，分析方法與驗證，不確定度的評定等。蛋白質分析計量精度高的技術為新技術的發展奠定了基礎，可以評估的測試測量結果的準確性，并確保其可靠性和有效性。國家計量技術體系通過國際互認通過研究分析物的特征來建立核心競爭力，它是標準和行業領域的制定的技術保障。

波茨坦大學 Tanja Schwerdtle

　　波茨坦大學Tanja Schwerdtle報告題目是《New insights into the toxic modes of action of organic arsenic and mercury species》，對有機砷和汞的毒性作用模式提出了新見解。

　　因為毒理學數據的缺乏，到目前為止，還沒有對砷脂類（arsenolipids）的存在進行風險評估，它經常存在于富含脂肪的魚類和其他海產品。Tanja Schwerdtle描述了含砷烴（AsHCs）和含砷脂肪酸（AsFAs）的毒性。在人體的肝臟和膀胱上皮細胞，AsHCs通過不同毒性的作用模式在類似于砷的濃度范圍內發揮細胞毒作用；AsFAs比涉及相關細胞的生物利用度和毒性AsHCs的效力較低。在對果蠅整個生物體的研究中，與砷相比，AsHCs會導致后期毒性發育和到達果蠅的大腦。此外，這些化合物似乎能夠很容易地通過哺乳動物的生理障礙，包括腸道和血腦脊液屏障，并在分化的人類神經元施加特定的毒性。這些數據清楚地表明動物實驗研究來評估arsenolipids的可能神經毒理學相關風險的必要性。有機汞主要在中樞神經系統中發揮其毒性作用，但潛在的機制仍不完全清楚。氯化汞、MeHgCl的毒性和在人的神經元和星形膠質細胞的硫柳汞的比較揭示：1、有機汞的毒性較高；2、物種特異性毒性機制的存在；3、人類分化的神經元對所有汞物質的敏感性較高。實驗數據為了解汞化合物相關的特定運輸提供了一個完全新的方法。