前沿 | 深度解析脂质精细结构，揭示疾病机理新线索
时间：2024-10-09 阅读：102
脂质组学是当代生命科学领域的一大研究热点。安捷伦科技携手清谱科技，创新推出了一种结合 Omega Analyzer 和 UHPLC-QTOF 液质联用系统的全面解决方案，专为脂质碳碳双键 (C=C) 异构体的组学研究而设计。这一创新技术无需仪器改造，即可实现高灵敏度、自动化的脂质深度结构分析，帮助研究人员快速洞察生物标志物和疾病机制。
图 1. 精细结构脂质组学分析系统
背景介绍
探索脂质中的“秘密武器”
脂质广泛存在于生物体内，不仅是生物膜的重要组成部分，还在能量存储、代谢调节等方面起着关键作用。研究表明，脂质的细微结构差异会显著影响生物体的功能和健康。因此，对脂质结构的深入解析，尤其是碳碳双键异构体的分析，对于探索脂质生物标志物，乃至研究疾病的发病机制都至关重要。
然而，脂质组学中的挑战在于结构复杂且精细，传统分析方法能够分析脂质中双键的个数，却无法确定双键的精确位置。安捷伦与清谱公司合作推出的 脂质精细结构分析系统利用 Paternò-Bùchi (PB) 光化学衍生反应技术，成功克服了这一难题，为脂质结构解析开辟了新途径。
图 2. 基于 Omega Analyzer 和 UHPLC-QTOF 的精细结构脂质组学方案
技术亮点
Omega Analyzer + UHPLC-QTOF，
助力脂质组学分析新飞跃
高灵敏度 C=C 位置异构体解析
将丙酮作为在线 PB 反应试剂，通过诊断离子，可以高灵敏度地检测脂质中碳碳双键的位置。实验结果表明，该系统在分析低丰度脂质样品时，依然能够提供精确的 C=C 结构信息，极大提高了脂质分析的深度。
图 3. 五种脂质的总离子流色谱图、LC–PB–MS/MS 谱图和方法检出限
高覆盖度和强稳定性
该系统具备高度的脂质覆盖能力，可对磷脂、鞘脂等多种脂质亚类进行定性与定量分析，支持多维度的结构解析。通过该系统，研究人员能够鉴定出几百种脂质 C=C 异构体，助力大规模脂质组学研究。另外，在超过 12 小时的连续实验中，展现出良好的稳定性。
图 4. 在牛肝极性脂质提取物中鉴定出的脂质占比和方法稳定性（12 小时）
自动化高通量分析
该系统结合了非靶向与靶向的分析模式，并开发了全自动三步工作流程：脂质亚类分析，脂链组成分析和 C=C 位置分析。这一流程完全自动化运行，能够在短时间内处理大量复杂样本，实现高通量的深度结构分析。
图 5. 全程自动化分析流程
应用案例
乳腺癌细胞侵袭性研究中的突破
在乳腺癌细胞系 BT-474 和 MDA-MB-231 的研究中，研究人员利用该系统对磷脂 C=C 异构体进行定量分析。结果发现，这两种细胞系中磷脂 C=C 异构体的比例存在显著差异。在 MDA-MB-231 中，PC (16:1(Δ9/(Δ6+Δ7+Δ9))_20:2)、PC ( 1 6 : 1 ( Δ 9 / ( Δ 6 + Δ 7 + Δ 9 ) ) _ 2 0 : 1 ) 与 PC (14:0_18:1(Δ9/(Δ8+Δ9+Δ11))) 等脂质 C=C 异构体比值下调，而 PC (14:0_18:1(Δ8/(Δ8+Δ9+Δ11)))、PC (16:1_18:1(Δ8/(Δ8+Δ9+Δ11))) 与 PC (16:1(Δ6/(Δ6+Δ7+Δ9))_18:0) 等脂质 C=C 异构体比值上调。这些差异为乳腺癌侵袭性研究提供了重要的生物学信息，表明磷脂 C=C 位置与癌细胞侵袭性可能存在关联。
图 6. 乳腺癌细胞系 BT-474 和 MDA-MB-231中的脂质精细结构定量分析结果
结语：开启脂质组学研究新篇章
Omega Analyzer 系统与安捷伦 UHPLC-QTOF 高分辨质谱的强强联合，实现了对各类生物样品中脂质 C=C 异构体的全自动化、高通量分析，开辟了探索脂质结构与疾病关联的新途径。该方案与安捷伦常规脂质组学、二维液质分离以及离子淌度质谱脂质结构分析等的先进技术，共同构建了脂质组学研究的全方位解决方案。除了在医学领域的应用之外，这一技术在中药、农业、营养等多个领域的研究中也将发挥重要作用，助力生命科学的深入探索。
参考文献
1. Zhang W, et. al. J Lipid Res. 2022, 63(7):100219
2. Ma, X. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2016, 113, 2573-2578
3. Zhang W, et. al. Nat Commun. 2019, 10(1):79
4. 安捷伦应用报告，5994-7635ZHCN