毛细管内化学选择性标记辅助的直接nESI-MS技术用于尿液中含羧基和羰基代谢物的分析

《Analytical Chemistry》：In-Capillary Chemoselective Tagging-Facilitated Direct nESI-MS Profiling of Carboxyl- and Carbonyl-Containing Metabolites in Urine

羧基和羰基代谢物（CCMs）的快速检测技术，通过硼酸酯固定探针实现选择性标记和酸促释放，结合nESI-MS可在1分钟内完成尿液中26种CCMs的定性与定量分析，检测限达0.1 ppb，发现食管癌与正常样本代谢物存在显著差异。

　　

含有羧基和羰基的代谢物（CCMs）对活细胞的能量代谢和信号传导至关重要，同时可作为多种疾病的诊断生物标志物。然而，由于它们的电喷雾离子化效率较低且结构多样，直接通过质谱法进行检测可能存在困难。在这项研究中，我们开发了一种基于化学选择性标记和酸触发释放（CTAR）策略的纳米电喷雾离子化-质谱（nESI-MS）平台：将含有顺式二醇的胺探针（3-((2-氨基乙基)氨基)丙烷-1,2-二醇，简称AEAP-diol）固定在涂有硼酸酯的ESI毛细管上，利用硼酸酯作为酸切割位点，从而能够直接且选择性地从生物基质中提取目标CCMs。去除无关物质后，被AEAP-diol标记的CCMs衍生物可以在1分钟内在线释放并通过nESI-MS直接检测。这些CCMs衍生物的MS/MS碎片图谱显示，含有羧基的代谢物具有91 Da的中性丢失峰，而含有羰基的代谢物则具有m/z为118的诊断性碎片，从而能够明确未知CCMs的结构。我们的CTAR-nESI-MS平台具有高特异性、优异的耐盐性和出色的稳定性，能够从单滴生物液体（2.5 μL尿液）中直接且灵敏地分析CCMs，对丁酸的检测限低至0.1 ppb。利用该方法，在食管癌患者和健康志愿者的尿液样本中鉴定并定量了26种含有羧基和羰基的代谢物，发现几种已报道的CCM生物标志物存在显著差异。这些发现共同证明了CTAR-nESI-MS作为一种灵敏、经济且多功能工具，在全面代谢物分析和高通量筛选应用中的潜力。