芮斌 王永康 文汉

摘要：LC-MS技术以其分离效能高、速度快、灵敏度高等优势广泛应用于前沿科学领域，而在药物代谢组学的应用性和研究性教学中还极少采用。本文以LC-MS联用基本原理为基础，将液相串联质谱理论与药物安全性评价、毒性反应差异、生物标志物结构解析等方面的科研应用实践相结合，为提高LC-MS技术在药物代谢组学整体的教学水平提供了参考。

关键词：LC-MS联用技术;药物代谢组学;教学初探

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）08-0175-02

高效液相-质谱联用技术（high performance liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）是药物代谢组学应用性和研究性教学常用的分析方法，适于分析稳定性较差、难挥发和小极性的化学成分。但如何优化已建立的分析方法，如何避免离子抑制带来的未知干扰和进行严格的方法验证，是LC-MS在药物代谢组学的教学研究中亟待解决的问题。

一、LC-MS理论实践成果

1.LC-MS接口应用优化。大气压离子化技术（atmospheric pressure ionization，API）是一种在大气压下将溶液中的分子或离子转变成气相离子的技术。API是目前为止药物代谢组学应用性和研究性教学中，对大多数药物及其内源性代谢物进行定性和定量分析最常用的离子化方式。

2.LC-MS应用分析。LC-MS技术对样品预处理只需简单步骤，并在很短的时间内就可以对选定的靶标化合物进行检测，但是不能获得结构信息。采用更高分辨率、灵敏度和专一性的优势的LC-MSn，可对极端复杂基质（如血、血浆及其他生物组织）中靶标代谢产物和结构相似的化合物同时分析和鉴定[1，2]。

二、LC-MS在药物代谢组学教学过程中存在的问题

1.生物样品采集、预处理、稳定性监测问题。传统的药物安全性评价方法是基于LC-UV/ELSD的代谢指纹图谱技术，无法达到其灵敏度的应用教学要求，所表征的化学信息有限且存在着许多弊端。在新药安全性研究中，简便、准确、灵敏的LC-MS技术方法在药物安全性评价和药物毒性的研究中有着广阔的应用前景[3-5]。

2.液质联用条件的优化问题。液质联用技术在实际应用教学过程中要分别考虑针对液相和质谱两个方面条件的优化，以提高对代谢物分析研究的准确度。色谱条件的优化主要是流动相、流速以及色谱柱等几个方面，而质谱条件的优化主要针对离子源、扫描离子等。色谱条件和质谱条件的优化是相辅相成的。

3.日常仪器的保养维护问题。由于色谱柱平衡及质谱仪器的响应能力会随时间、仪器老化等因素波动，影响分析结果的可靠性及教学的可持续性，因此，需要定期对分析仪器进行保养维护，将定量定性分析误差控制在一定范围内。

4.内源性代谢物结构的鉴定问题。在基于LC-MS/MS技术的药物代谢组学的教学中，由于生物样本中被测组分的结构类型、元素组成等信息均未知，尤其是有限的样品量及痕量代谢物的结构鉴定，内源性小分子代谢物结构的鉴定仍然是个难点问题。

三、LC-MS教学的实施探索

1.药物安全性与毒性研究性教学，优化样品预处理。在教学实践中，紧扣药物代谢组学教学技术手段的具体需要，需要建立起研究性和应用性教学规范化管理制度，并将其变成每个人遵守的规则。

在正式分析代谢物信息之前，生物样的采集过程尤为重要。血浆和血清采集后需要及时分离，一般最迟不超过2小时，分离后置冰箱中低温保存。

2.优化液质条件，提高分析效率及质量。在研究性教学的初期，学生可以尝试分别用2ul、5ul和10ul进样，根据随进样体积增加得到的具体色谱峰宽变化，自主选择切实可行的进样量。实践证明，较早检测出的峰或靠近溶剂前沿的峰更容易出现拖尾，在液相色谱中用溶于流动相且小体积进样最为理想。

在实际教学中我们使用50mm小体积色谱柱。对色谱峰进行快速洗脱，要确保在色谱峰上收集到足够的数据点，数据系统才能准确测定出峰宽、峰面积和保留时间。在方法验证的过程中，我们应该检查数据采集速率，确保其设置正确，以优化色谱结果。

3.鉴定生物标志物结构与早期诊断，探索新的研究教学模式。通过分析给药前生物体内代谢物的水平可以用于预测机体未来的药物反应表型，这是药物代谢组学在教研中鉴定生物标志物和指导早期临床诊断的前提。

4.选择合适数据处理方法，培养自主分析能力。在药物代谢组学教学中，由于生物样品中内源性小分子代谢物成分复杂、极性差异且含量差异大，高比例的代谢物往往容易覆盖低含量代谢物的变化，一些含量较低但具有重要生物学意义的代谢物组分不能被识别，因此需要对数据进行标度化处理[6]。

四、实施总结

应用性和研究性教学要求在检测与测定药物代谢组学分析方法上力求测量效度、信息涵量和分析效率之间的协调与平衡，从而提高了LC-MS在药物代谢组学应用性教学的效率和可靠性。

参考文献：

[1]林艳萍，司端运，刘昌孝，等.液相色谱和质谱联用技术结合化学计量学应用于代谢组学的研究进展分析化学[J].分析化学，2007，（35）：1535-1540.

[2]谢跃生，潘桂湘，高秀梅，等.高效液相色谱技术在代谢组学研究中的应用[J].分析化学，2007，（34）：1644-1648.

[3]Plumb RS，Stumpf CL，Granger JH，et al. Use of liquid chromatography/time-of-flight mass spectrometry and multivariate statimetabolites in biological fluids[J].Rapid Commun Mass Spectrom，2003，（17）：2632-2638.

[4]Hogusz MJ. Maier RD. Kruger KD.et al. Determination of common drugs of abuse in body fluids using one isolation procedure and liquid chromatography atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry[J].J Aural Zbricol，1998，22（7）：549-558.

[5]Maurer HH. Liquid chromatography-mass spectrometry in forensic and clinical toxicology[J]. J Chromatogr B Biomed Sci Appl，1998，713（1）：3-25.

[6]Taylor J，King RD，Altmann T，et al. Application of metabolomics to plant genotype discrimination using statistics and machine learning[J]. Bioinformatics，2002，18（Suppl 2）：241-248.