基于脂质分子可变域组合分子结构驱动的磷脂酰胆碱（PCs）双键位置异构体UPLC-MS/MS定性、定量策略
作者：铁偲，崔馨戈，张志军，耿祎聪，刘婷，戎晓娟，郑昕
通讯单位：北京协和医院临床药理研究中心，中国矿业大学（北京）
合作单位：新疆维吾尔自治区药物研究所， SCIEX（中国）
论文DOI：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c04032
研究成果简介：
中国矿业大学（北京）铁偲团队与北京协和医院临床药理研究中心郑昕团队基于SCIEX QTRAP 5500 LC-MS/MS构建了脂质分子化学结构驱动保留时间预测算法的磷脂酰胆碱（PCs）分子异构体鉴定策略。通过对PCs分子可变结构单元的分析，穷举样本中可能的PCs分子结构，并基于神经网络算法预测全部PCs分子的油水分配系数及保留时间窗口，以此为依据开展样本中PCs双键位置异构体的鉴定。通过对照品以及SCIEX ZenoTOF 7600中EAD碰撞模式在PCs精细结构双键位置中特征“V”型碎片分布对鉴定的PCs异构体进行了交叉验证。基于该方法在大鼠肺组织样本中共计鉴定出分属于35种分子组成的130种PCs异构体，并发现了在尘肺造模过程中含相同酰基组成的PCs分子分布的高度相关性。相关成果最近以“A Novel Structure-Driven Predict-to-Hit Strategy for PC Double Bonds Positional Isomers Identification Based on Negative LC-MRM Analysis”为题，在线发表于分析化学领域著名学术期刊Analytical Chemistry（IF: 7.4）。
脂质分子精细结构鉴定：
脂质作为四种基本生命物质，广泛参与了包括能量代谢、信号传导等诸多生命过程，并于其中承担了非常重要的作用。近20年来，伴随着质谱技术的快速发展，对生命分子大规模研究的组学技术得以实现。稍晚于代谢组学，专门的脂质组学技术经历了一个高速迅猛发展过程。通过对以PC等为代表的脂质分子的表征，人们发现了在生理、病理过程中脂质分子有着显著的变化。但是进一步对脂质分子生物功能的探索却在相当长的一段时间内受限于脂质分子结构的复杂性。
相较于氨基酸、糖等生物分子，脂质分子同分异构现像更为普遍。具有相同分子组成的脂质分子酰基组成的鉴定，特别是酰基双键位置异构的鉴定，长期以来都是分析化学家努力攻克的难题，同时这也是开展进一步脂质分子生物功能探讨的必要前提。经典的质谱CID碰撞技术并不能解决这个难题。
近年来，包括OzID, UVPD, EIEIO, MAD, RDD在内的气相反应的脂质分子双键位置鉴定技术被开发出来用于脂质分子双键位置异构的鉴定。基于这些技术，人们认识到含有不同双键位置异构的脂质分子在生理、病理过程中承担着明显不同的作用。对脂质分子异构体的鉴定与定量是进一步推进脂质分子生物功能的必经路径。
在本研究中，研究人员首先开发了一个能够完全分离磷脂酰胆碱（PCs）双键位置异构体的色谱方法，通过对PCs分子可变结构单元的分析，穷举样本中可能的PCs分子结构，基于神经网络算法预测全部PCs分子的油水分配系数及保留时间窗口，对样本中PCs双键位置异构体进行了鉴定。同时通过对照品比对分析，以及使用SCIEX ZenoTOF 7600中EAD碰撞模式对完全色谱分离的PCs双键位置异构体进行碎片分析，应用EIEIO模式下，PCs双键位置处出现的典型“V”型碎片分布对鉴定的PCs异构体进行了交叉验证。谱图清晰地展示了该策略的有效性。
基于该方法在大鼠肺组织样本中共计鉴定出分属于35种分子组成的130种PCs异构体，并发现了在尘肺造模过程中含相同酰基组成的PCs分子分布的高度相关性。这些结果表明双键位置是脂质分子参与体内生命过程调控的重要特异性依凭，通过对PCs 双键位置异构体在生理、病理过程中调控情况的研究，将为进一步揭晓脂质分子的生物功能提供必要的基础数据。
结果表明，该策略有效提升了PCs双键位置异构体鉴定的效率，提升了检测灵敏度，保证了异构体定量的可靠性，极大降低了开展脂质分子双键位置异构体生物功能探索的门槛。
铁偲，副教授，中国矿业大学（北京）
课题组主要研究方向包括基于质谱检测技术的新型分析策略的开发，以及其在复杂生命体系分析中的应用。近年来，聚焦内源性信号小分子在疾病发生、发展、药物干预过程中的调控作用与相关机制研究。尝试通过对包括脂媒介、5-HT，GABA在内不同代谢通路的信号小分子代谢、分布调控的表征，结合相关转录组学与蛋白组学数据，探索疾病发生、发展以及对应的药物干预起效的分子调控机制，推动基于内源性信号分子的疾病诊断生物标志物以及药物快速筛选策略研究。主持/参与包括国家自然科学基金，863计划，国家科技重大专项的多项课题。在Analytical Chemistry，Analyst等业内主要期刊发表SCI论文50余篇，授权专利2项，获中国分析测试协会CAIA奖一等奖。
郑昕 副研究员 北京协和医院临床药理研究中心 主任助理
主要研究者，从事新药的I期临床研究。主要研究方向为创新肿瘤药物PK/PD研究，复杂生物基质中的药物/生物标志物的定量分析研究，以及代谢产物鉴定研究等。做为负责人承担了国家自然科学基金青年基金，国家实验室开放课题和协和中青年基金等，作为主要参与人员参与了十一五、十二五和十三五新药创制国家重大科技专项。发表研究论文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》等杂志发表文章，授权发明专利3项。中国药理学会定量药理学专业委员会委员、北京药理学会药物代谢专业委员会委员、《协和医学杂志》青年编委、中国合格评定认可委员会（CNAS）17025评审员；CFDI核查专家等。作为完成人获得中国药学会科学技术奖二等奖。
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