脂质组学分析中的样品制备技术

质谱分析(MS)已成为脂质组学研究中最有效的技术工具之一。有几个MS-based分析方法:1)猎枪方法:使用直接注入女士和检测,2)加上液相色谱等分离技术(LC)、气相色谱(GC),或毛细管电泳(CE),和3)质谱影像(MSI)方法,使样本的空间分布。Lipidomics研究通常是在具有复杂基质的生物样本上进行的,如血清、血浆、尿液和组织。除MSI方法外,在分析之前通常需要对样品进行富集和提取。

lipidomics工作流脂质组学工作流程(Züllig, 2020)。

生物样品通常在使用液氮采集后直接冷冻,然后在低温下(如-80°C)保存,以尽量减少样品中各种物质的变化。分析前,液体样品在4°C下重新溶解,然后充分混合。固体样品在研钵、研杵或均质器的帮助下,加入适当的溶剂进行混合。

常用的油脂提取技术有液-液萃取法(LLE)和固相萃取法(SPE)。LLE适用于非靶向全脂质分析,因为它可以提取更全面的脂质分子范围。SPE更适用于一种或多种脂质分子的靶向代谢组学分析,因为样品经过分离和富集步骤,进一步去除干扰物质并增加分析物的浓度。

从样品中提取的脂类在检测过程中可能会面临以下挑战:

1.脂质分子的多样性和化学性质的差异使得质谱检测中不同脂质分子的电离效率存在显著差异。

2.脂质分子的动态分布范围广,电离过程是离子抑制作用。

3.仪器的灵敏度不足以检测低浓度物质。用于定量的脂质内部标准分子不易获得。

4.脂质分子中存在大量的互变异构体,使定性定量变得困难等。

脂类样品的化学衍生化可能是解决这些问题的有效手段之一。选择合适的衍生化方法进行脂质组学分析,有利于提高电离效率,提高检测灵敏度,提高化合物结构稳定性,甚至区分异构体。

衍生化反应通常需要根据研究的目的和待测分析物上的反应基团选择合适的衍生化试剂。为了提高定量的准确性,发展了稳定同位素标记衍生化(SILD)方法。其原理是将轻同位素标记衍生化试剂和重同位素标记衍生化试剂分别与样品和标准品反应,按一定比例混合后注入样品。根据结果中轻、重衍生物的比例对相应组分进行相对定量。与传统的衍生化方法相比,SILD有助于解决样本矩阵干扰严重、内标难以获得等问题,从而提高定量精度。

不同类型的脂质及其表达与许多疾病密切相关。优秀的样品预处理技术为提高脂质组学数据质量、研究脂质生理功能、发现脂质相关疾病标志物提供了重要的技术支持。

参考:

  1. Trotzmuller Zullig T, M, & Kofeler h . c(2020)。从样品制备到数据分析的脂质组学:一个引物。分析和生物分析化学412(10) 2191 - 2209。
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