——盛龍生教授眼中的Agilent 1100 LC/MSD TOF
　　 《生物技術(shù)世界》首席記者 文建平
原發(fā)表日期：2007-4-6
　　
　　5月12日，一個風(fēng)和日麗、陽光燦爛的日子，在國家教育部現(xiàn)代中藥重點實驗室（籌）——中國藥科大學(xué)安捷倫科技有限公司示范實驗室，面對記者而坐的是中國藥科大學(xué)分析測試中心盛龍生教授，國內(nèi)藥物分析和色譜/質(zhì)譜分析專家。清癯、健談而又彬彬有禮的盛教授指點著工作臺上一套外形精美的儀器，就分析測試技術(shù)在藥物研究中的作用接受了記者的采訪。
　　
　　這是一套安捷倫公司在2002年推出的的液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀。Agilent 1100 LC/MSD TOF，2004年才進(jìn)入中國市場的新型儀器。Agilent 1100 LC/MSD及LC/MSDTrap早已進(jìn)入中國市場，國內(nèi)許多從事生命科學(xué)、藥物研究、食品安全及環(huán)境保護(hù)等研究單位及有關(guān)企業(yè)均已購置，中國科學(xué)院、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、農(nóng)業(yè)部、國家環(huán)保總局、中國興奮劑檢測中心及北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國藥科大學(xué)等許多著名高校都先后成為安捷倫的用戶。新的LC/MSD TOF有什么特點呢？且聽盛龍生教授一一為記者道來。
　　
　　任意組合的高壓液相色譜儀
　　Agilent 1100 LC/MSD TOF由高效液相色譜儀、飛行時間質(zhì)譜儀和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成。LC/MSD TOF的高效液相色譜儀部分是組合設(shè)備，可以根據(jù)需要任意組合?？膳鋫淙詣舆M(jìn)樣器，柱恒溫箱及各種檢測器。高效液相色譜儀有常規(guī)的、高通量的、微量的及制備型的，還可組合成二維色譜。
　　毛細(xì)管液相色譜儀適合于生物樣品，特別是蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的研究。蛋白質(zhì)組學(xué)研究比較復(fù)雜，一個樣品中有成千上萬種蛋白，酶解后混合物中的肽組分就更多，常用二維毛細(xì)管色譜分離。代謝組學(xué)研究也需要分離非常復(fù)雜的樣品，也用毛細(xì)管色譜法來分離。毛細(xì)管色譜的分離效果好，需要的樣品量也比較少，但消耗時間長。
　　
　　性能優(yōu)越的質(zhì)譜儀
　　安捷倫有三種不同類型的質(zhì)譜儀，這三種質(zhì)譜儀這里的實驗室都有，他們分別是飛行時間質(zhì)譜、離子阱和四極質(zhì)譜儀，離子阱有多級質(zhì)譜功能，適合做目標(biāo)化合物的定性和蛋白質(zhì)組學(xué)研究。四極質(zhì)譜儀用于常規(guī)定性定量，定量的線性和靈敏度好。飛行時間質(zhì)譜的優(yōu)點是高分辨，可以進(jìn)行準(zhǔn)確質(zhì)量測定，得到化合物準(zhǔn)確的分子量。
　　測定了成分的準(zhǔn)確分子量后，就可以計算其可能的分子式，知道分子式就可知道這個化合物有多少個環(huán)和雙鍵。此外，同位素豐度比對分析未知化合物是非常重要的參數(shù)。對于未知化合物，如果推定的分子式的理論同位素豐度比和實驗測得的同位素豐度比相同的話，通?？蓪@個化合物進(jìn)行確證。
　　
　　Agilent 1100 LC/MSD TOF飛行時間質(zhì)譜的質(zhì)量測定數(shù)據(jù)達(dá)小數(shù)點后第四位，常規(guī)測定誤差百萬分之二左右。這是因為儀器的關(guān)鍵部件，如飛行管道、高壓電源和數(shù)據(jù)檢測采集系統(tǒng)采用了新技術(shù)之故。這種儀器可用于復(fù)雜樣品中成分的在線鑒定。
　　
　　盛教授告訴記者：“如果用液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)從中藥中發(fā)現(xiàn)一個化合物，它的分子量、分子式是未曾報道過的，這有可能是新發(fā)現(xiàn)化合物。此時，應(yīng)用制備色譜將其分離出來，確證其結(jié)構(gòu)。如果確實是新化合物，應(yīng)試驗其生物活性?，F(xiàn)在，這是國內(nèi)外日益重視的研究和發(fā)現(xiàn)新藥的一條途徑?！?br>　　
　　質(zhì)譜分析首先要把樣品轉(zhuǎn)化為離子，然后分離分析這些離子?，F(xiàn)代離子化技術(shù)有三種，分別是電噴霧離子化（ESI）、大氣壓化學(xué)離子化（APCI）和基質(zhì)輔助激光解吸離子化（MALDI）。電噴霧離子化（ESI）應(yīng)用范圍廣，適合極性大、分子量大的化合物如蛋白質(zhì)的離子化；大氣壓化學(xué)離子化（APCI）適合極性比較小的化合物如酮類、醚類化合物的離子化；基質(zhì)輔助激光解吸離子化（MALDI）適合生物大分子化合物的分析，也可用小分子化合物。電噴霧離子化（ESI）和基質(zhì)輔助激光解吸離子化（MALDI）的發(fā)明者都獲得了諾貝爾獎，而且都是用生物大分子做的研究。安捷倫的TOFMS系統(tǒng)可與這3種技術(shù)中的任何一種配合，應(yīng)用范圍很廣，這也是安捷倫1100TOFMS儀器贏得用戶喜愛的原因之一。
　　
　　目前，生產(chǎn)飛行時間質(zhì)譜儀的廠家為數(shù)不多，安捷倫銷售的飛行時間質(zhì)譜儀沒有串聯(lián)質(zhì)譜功能，但使用簡便，價格低，質(zhì)量測量范圍寬。這種儀器測定的質(zhì)荷比（質(zhì)量與電荷的比值）可達(dá)20,000。因為電噴霧離子化可使蛋白質(zhì)帶多電荷，通常每1,000分子量就帶一個電荷，所以用質(zhì)量范圍有限的常規(guī)質(zhì)譜儀可以做分子量很大的蛋白質(zhì)的分析。但是，要在生理條件下研究蛋白質(zhì)，則需要用質(zhì)量測定范圍寬的儀器。當(dāng)然，用LC/MSD TOF做小分子的分析更是方便。據(jù)聞，安捷倫也開發(fā)出了串聯(lián)儀器QTOF，今年可能推向市場。
　　
　　安捷倫開發(fā)LC/MSD TOF的初衷主要是瞄準(zhǔn)制藥工業(yè)的小分子，但實際上大小分子都可分析，而且定性定量都可以做。幾年以前，安捷倫將LC/MSD及Trap推向市場之時，恰逢蛋白質(zhì)組學(xué)研究如火如荼之際，如今中藥和天然藥物研究及代謝組學(xué)又蓬勃興起，LC/MSD TOF產(chǎn)品的上市，為復(fù)雜體系的研究增添了新武器。

　　藥物研究的“眼睛”
　　作為中國從事藥學(xué)教學(xué)和研究最為著名的大學(xué)，分析測試儀器在其中起什么作用呢？面對記者的疑問，盛教授笑著告訴記者：“你別看這些冷冰冰的儀器，在藥物研究各個方面都少不了他們，他們就像是藥物研究的‘眼睛’，藥物的研究與開發(fā)，包括藥物在動物和人體中的藥代動力學(xué)、代謝物的研究要靠他們，藥物的生產(chǎn)、臨床也要靠他們。透過這雙眼睛，可以鑒別真?zhèn)蝺?yōu)劣，確定新化合物的結(jié)構(gòu)，研究中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)?！?br>　　
　　近十年來，銀杏的研究比較熱，特別是在德國，銀杏制劑和專利很多，早幾年前，中國藥科大學(xué)的研究人員用安捷倫的低分辨LC/MSD在銀杏提取物中分離出3種新化合物，并大量制備出來，其中兩個化合物已經(jīng)確證了結(jié)構(gòu)，并已申請專利，還開發(fā)成功一個二類中藥新藥。這說明先進(jìn)的分析分離技術(shù)在天然藥物研究中可起很大作用，過去花很多的時間和精力做不到的，現(xiàn)在有了先進(jìn)技術(shù)，很快就做到了。盛教授等希望用100 LC/MSD TOF繼續(xù)深入研究中藥，為中藥現(xiàn)代化多做一些工作。
　　
　　盛教授告訴記者，他的一個博士生在做三七皂苷的研究，研究范圍從三七原藥材的指紋圖譜到三七皂苷的成分鑒定，從主要成分的定量分析到三七總皂苷中主要成分的動物藥代動力學(xué)研究及三七特征成分三七皂苷R1的動物代謝物研究。三七皂苷中許多成分和人參皂苷一樣，但有些特殊成分，基本結(jié)構(gòu)和人參一樣，官能團(tuán)卻不一樣。三七總皂苷中有約四十種成分，關(guān)鍵是找到那些起作用和活性高的成分。他們正在研究靶細(xì)胞與中藥的有效部位的相互作用，以快速篩選有效成分。
　　
　　傳統(tǒng)的篩選藥物的方法是把所有的成分分離出來，一個個去試驗，現(xiàn)在他們采取用靶細(xì)胞篩選藥物——盛教授形象地稱之為“釣魚”（Fishing）的方法。例如，在生理條件下，把血小板在中藥混合物中放置一段時間，然后再分析中藥混合物中的成分，少了的必然是結(jié)合到靶細(xì)胞去了，這些成分可能是抗凝血或止血的成分（三七有抗凝血和止血雙向作用）。他們還將與血小板結(jié)合的有效成分釋放出來，用LC/MSD TOF確證其結(jié)構(gòu)。
　　
　　中藥分析與組學(xué)研究
　　從事藥物研究幾十年，今天的盛龍生教授對中藥成分分析及代謝組學(xué)研究非常感興趣，中國藥科大學(xué)有關(guān)研究部門正在開展代謝組學(xué)研究，主要從事與藥學(xué)研究，尤其是和中藥有關(guān)的代謝組學(xué)研究。盛龍生教授計劃使用毛細(xì)管LC/MSD TOF及基質(zhì)輔助激光解吸離子化/飛行時間質(zhì)譜MALDI/MSD TOF來做代謝組學(xué)研究，MALDI/TOFMS的優(yōu)點是分析速度快。
　　
　　按照中醫(yī)的觀點，人體生病，就是人體的內(nèi)部生理和代謝的平衡遭到破壞。代謝組學(xué)和中醫(yī)一樣，把人體當(dāng)作一個整體來看待，病變就是人體平衡發(fā)生了變化，通過監(jiān)測代謝組的變化來監(jiān)測疾病的變化，可尋找疾病的源頭。中藥服用后，能調(diào)節(jié)肌體內(nèi)部平衡，從而達(dá)到治病的目的。因此，需要監(jiān)測代謝組和蛋白質(zhì)組的變化。蛋白質(zhì)組學(xué)研究相當(dāng)復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。代謝組學(xué)研究的是各種物質(zhì)的代謝終端，測定對象是小分子化合物，故相對方便、可行。通過代謝組學(xué)的研究可能找到生物標(biāo)記物（Biomarker）。中藥有效成分跟靶細(xì)胞相互作用不僅可能引起靶細(xì)胞內(nèi)代謝組的變化，還可能引起整個機(jī)體的代謝組變化，研究細(xì)胞和整個機(jī)體的代謝組學(xué)，有可能搞清楚中藥的作用機(jī)制。
　　
　　盛教授致力于將色譜/質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)應(yīng)用到中藥的研究中，做一些與中藥現(xiàn)代化相關(guān)的工作。他們計劃從原藥材開始，到有效部位的指紋圖譜、成分鑒定、主成分定量，制劑研制、制劑主成分的藥代動力學(xué)、代謝物研究、與靶細(xì)胞的相互作用及代謝組學(xué)研究等，“從頭到腳（from fingerprint to footprint）”進(jìn)行系統(tǒng)研究。這是一條困難重重之路，是巨大的挑戰(zhàn)，需要幾代人長期奮斗。但是，盛教授有幾十年從事藥物分析的經(jīng)驗，有一個高水平的研究團(tuán)隊，有安捷倫高端設(shè)備的鼎力之助，記者相信，他們能夠也一定會邁向成功。
　　
　　聽完盛龍生教授清晰平和而又不乏熱情的敘述，在驚異于安捷倫產(chǎn)品高品質(zhì)的同時，記者又不得不為他們的簡便好用而嘆服。哥德曾經(jīng)說自然是最偉大的一部書，在他每一頁的字句中都能讀到最深奧的信息。生命更是一部非常復(fù)雜的書，探索生命是一個偉大而光榮的歷程，是充滿困難和險阻的艱難之旅，科學(xué)家迫切需要更高效率、更多功能的研究工具。記者寄望像安捷倫這樣杰出的生命科學(xué)與化學(xué)分析設(shè)備商能研制出更為先進(jìn)的設(shè)備，為生命解密、造福人類作出新的貢獻(xiàn)。