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张丽华:“1+1>2” 合作共赢,推动中国质谱发展

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     近年来,随着质谱技术的发展,从最早的无机质谱到现在有机、生物、医学质谱广泛应用,质谱从一个前沿的科研仪器设备越来越多的参与到我们日常的生活当中。以往,各类质谱学术交流活动虽然很多,但多集中于学科内部交流,不同领域之间的交流较少。所以,需要一个统一的质谱学术会议来聚合各领域的质谱同仁,相互交流合作,共同推动中国质谱的发展。

    为此,由中国质谱学会(中国物理学会质谱分会)、中国化学会质谱分析专业委员会和中国仪器仪表学会分析仪器分会质谱仪器专业委员会联合主办的新一届的“2018年中国质谱学术大会”将于2018年11月23-26日在广州市举办。本次大会,作为三大学会第一次联合举办的质谱大会,标志着中国质谱发展迈入新时代。

    在大会举办前夕,仪器信息网编辑特别采访了大连化学物理研究所生物分子高效分离与表征研究组的组长张丽华研究员,请她谈谈质谱技术在蛋白质组学研究中的应用以及围绕蛋白质组学所做的质谱技术研发工作。

蛋白质组研究离不开质谱技术

    蛋白质组学是研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学,是近来生命科学领域研究热点方向之一。张丽华的课题组一直致力于蛋白质组分析新方法的研究。她表示,蛋白质组是一个复杂体系,而质谱技术是研究蛋白质组必不可少的工具。

    每个蛋白质组样本所包含的信息都是海量的。如果考虑到蛋白质的翻译后修饰和可变剪切,其蛋白质种类可达上百万种。除了种类繁多,样本中不同蛋白质丰度的分布范围也很广,且会随着时空动态不断改变。所以,要对蛋白质组进行定性定量分析,亟需高精准、高灵敏和高通量方法,而质谱技术在其中起到了不可替代的作用。

    张丽华表示,目前她的团队主要开展蛋白质组的定性、定量以及蛋白质与蛋白质之间相互作用的新方法研究。这些都离不开质谱。在定性研究方面,通过肽段在质谱上的鉴定,将碎片离子与数据库进行匹配,就可以告诉我们待测样本中有哪些蛋白,有哪些翻译后修饰,甚至翻译后修饰的位点在什么地方;在定量研究方面,根据二级质谱上的特征碎片离子的信号强度,我们就可以知道蛋白质含量的变化;在蛋白质间相互作用的研究方面,利用化学交联质谱技术,就可以获得蛋白质间相互作用的界面信息。“在我们团队的每个研究阶段,都需要质谱技术的支撑。”

合作研发新技术,支持中国质谱发展 

    从1997年第一次接触生物大分子有机质谱开始,张丽华已经和质谱技术打了20多年交道。她表示,从事方法学研究,不能仅仅为了开发方法而开发,更应该瞄准一些具体的科学问题,有针对性地开发相应的质谱方法。张丽华的团队通过引入化学反应,建立了诸多质谱相关的分析新方法,提高了质谱检测的灵敏度、定量的准确性以及相互作用位点确认的覆盖度。对此,张丽华表示:“希望通过厚积薄发,发展一些变革性技术,推动蛋白质组分析进程。” 

    针对蛋白质组分析需求,张丽华的团队研发了很多可提高质谱性能的新技术新方法。研制带有纳米金涂层喷针的一体化毛细管液相色谱柱,可将肽段在质谱上的响应提高20-40%;与浙江好创合作,利用离子源气氛调节,提高了蛋白质鉴定的覆盖度;利用质量亏损原理对肽段进行稳定同位素标记,发展了基于二级质谱特征碎片离子的定量方法,提高了分析结果的精准度;设计了同时含有反应基团、质谱可碎裂基团和富集标签的化学交联试剂,可以获得更多的到蛋白质相互作用信息。

    除了自己团队发展新技术外,张丽华表示,她非常期待与国内更多不同领域的专家团队合作,一起把国产质谱仪器做好。虽然这条路可能并不平坦,但为了扭转高端质谱受制于人的“卡脖子”的局面,我们必须坚定地走下去。此外,只有基于自主研发的高端质谱,才有可能为我们提供更大的创新空间,有利于科研工作者做出原创性的高水平成果。

跨学科交流,引领质谱走向新时代

    现阶段,质谱作为一种重要的分析仪器,尤其是面对复杂体系时,在生命科学、环境、食品安全等领域拥有自己的优势。但是质谱技术并不完美,在原理、硬件设计、配套的方法学等方面还有很大的提升空间。而随着近几年质谱应用范围越来越广,国家在质谱上投入越来越多,相关的从业人员也越来越多。张丽华认为,这是一个积极的变化,有越多的人从事质谱相关的工作,通过交流合作,一定会碰撞出很多新的想法,未来质谱技术和仪器的提升空间也就越大。

    张丽华表示,她以往参加的质谱会议多集中在与化学、生物领域,但是质谱硬件的开发和物理技术息息相关。这次质谱大会的召开,可以把不同学科的研究人员汇聚在一起,有利于更加全面了解质谱领域的最新进展。通过积极推动各学科优势互补,促进我国质谱事业的蓬勃发展。

     2018年11月23日开幕的中国质谱学术大会上,我们将有望一睹中国质谱事业新风采。仪器信息网作为大会合作媒体,届时将带来精彩报道,敬请期待。   



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