基于离子淌度质谱的HepG2细胞脂质组学研究及单细胞质谱分析

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hysywlp2007
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目的:建立真菌毒素干预后HepG2细胞的脂质组学分析方法,实现基于UPLC-TOF-IMS及化学计量学的脂质相关标志物的筛查;进行基于离子淌度飞行时间质谱的靶向脂质组学组分变化规律研究及代谢通路分析,为真菌毒素中毒判断提供依据;基于Inkjet按需打印皮升级液滴装置进行单细胞水平的脂质组学研究,实现单细胞水平上的脂质分析和细胞分型。研究方法:本实验采取二氯甲烷:甲醇(2:1,v/v)提取脂质代谢物,HepG2细胞4℃离心2-3次后,弃去杜氏磷酸盐缓冲液加入固体体积4-5倍的二氯甲烷:甲醇(2:1,v/v),超声10min后,离心15min(12,000 rpm,5 min,4℃),氮气吹干,异丙醇/甲醇/水(2:1:1,v/v/v)复溶。采用UPLC-TOF-IMS进行数据采集,结合化学计量学对数据进行分析,离子淌度维度提高了分离效果及鉴定结果的可信度。原始数据采用Mass Lynx 4.2版软件(Waters Corporation,Wilmslow,UK)收集,Progenesis QI进一步进行峰对齐和计算CCS值。通过主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)等多元统计分析方法,探讨这些代谢物中小分子变化倍数和丰度的差异,筛选生物标志物,并进行脂质组分变化规律研究及代谢通路分析。通过喷墨打印皮升可控液滴至探针尖端形成点喷雾,配合实验室现有的高灵敏度质谱检测装置,构建了敞开式电喷雾电离探针质谱快速检测装置,为单细胞水平HepG2细胞脂质组学分析提供很好的平台。结果:质荷比为780.549的物质在7.93分钟在漂移时间维度上产生了两个明显的分离,表明离子迁移率维度的增加能够提高分离能力,有利于提高鉴定可信度,减少假阳性。基于此,实验结果如下:该模型具有良好的适用性和预测能力(R~2=0.959,Q~2=0.999)。筛选出5个m/z分别为512.5028、540.5343、722.5258、787.6675、813.6830的化合物作为标记物,其中4个化合物(m/z 512.5028、m/z 540.5343、m/z787.6675和m/z 813.6830)通过与标准品比对得到结构确证。本实验通过脂类代谢物变化规律研究为非积蓄性生物毒素的体内中毒判断提供依据,并建立了基于Inkjet按需打印皮升级液滴装置-飞行时间高分辨质谱法实现了单细胞水平上的脂质分析。结论:基于离子淌度质谱的非靶向代谢组学已被用于检测脂类代谢产物的小分子结构差异,特别是识别多电荷分子和同分异构体,这对研究有害物质干预后的细胞代谢行为具有重要意义。该技术结合了色谱柱和漂移管出色的分离能力和化学计量学分析强大的数据处理能力,为揭示不同真菌毒素处理HepG2在不同共培养浓度下小分子谱的差异提供了有效的工作流程。它还表明,这种方法能够识别五种特定的生物标志物,它们在不同实验组和对照组之间的丰度存在显著差异。因此,离子淌度质谱结合化学计量学通过脂质组学方法用于真菌毒素污染判断检测方法的建立具有可行性。标志物选取过程简单、淌度维度的增加使得基于四维的非靶向鉴定更加可靠,定量方法灵敏、准确,并成功建立了单细胞分析平台,有望用于食品中有害物的间接体内检测,为体内积蓄性差、难以直接检测的食品、环境、化妆品中有害物的体内中毒判断方法建立提供新思路。
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