基于脂质提取物总磷含量的定量脂质组学归一化新策略

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  在定量脂质组学中,归一化策略尚无统一标准,现有方法存在局限性。研究人员开发基于脂质提取物总磷含量(TPC)的归一化方法,结合 SFC-TIMS-MS/MS 与 ICP-OES/MS/MS,在秀丽隐杆线虫(C. elegans)和人血浆中验证,显著降低标准差,提升研究可靠性。

  
在生命科学研究的微观世界里,脂质作为细胞的重要组成部分,其代谢奥秘一直吸引着科学家们的目光。脂质组学旨在系统性分析生物体脂质谱,然而在定量研究中,样本间的差异如同迷雾,掩盖了真实的生物学信号。目前常用的归一化方法,如基于体积、蛋白质含量或 DNA 含量等,要么未能全面覆盖脂质特征,要么灵敏度不足,难以精准校正生物样本变异及分析流程中的误差。尤其是传统依赖比色法测定磷含量的方式,不仅可能遗漏部分磷脂类别,检测能力也存在瓶颈,使得脂质组学数据的可靠性与可比性面临挑战。如何拨开这层迷雾,找到一种更精准、普适的归一化策略,成为脂质组学领域亟待解决的关键问题。

为突破这一困境,来自国外研究机构的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们将目光聚焦于脂质提取物中的总磷含量(Total Phosphorus Content, TPC),试图以此为切入点,构建一种全新的归一化方法。这项研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》,为脂质组学的标准化分析提供了新方向。

研究人员采用的核心技术方法包括超临界流体色谱 - 捕集离子淌度质谱联用技术(SFC-TIMS-MS/MS)和电感耦合等离子体光谱 / 质谱技术(ICP-OES/ICP-MS/MS)。通过 SFC-TIMS-MS/MS 对秀丽隐杆线虫(C. elegans)和人血浆中的(磷)脂质进行定量分析,同时利用硝酸消化脂质提取物,结合 ICP-OES/ICP-MS/MS 测定 TPC,将分子层面的脂质数据与元素分析的磷含量结合,实现样本归一化。

脂质定量与 TPC 测定方法的建立


研究首先在秀丽隐杆线虫模型中运用 SFC-TIMS-MS/MS 技术,对磷脂类物质如磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰胆碱(PC)、鞘磷脂(SM)等进行分离与定量。TIMS 技术的引入如同为脂质分析增添了 “精准筛”,通过离子淌度差异有效区分同分异构体,降低噪音干扰,提升检测灵敏度。在 TPC 测定方面,开发的硝酸消化法可彻底分解脂质,结合 ICP-OES/ICP-MS/MS,实现极低检测限(ICP-MS/MS 最低定量限 LOQ=0.2 μg L-1),显著优于传统比色法。

归一化策略的验证与对比


将 TPC 归一化策略与基于总蛋白含量(BCA 法)的归一化方法进行对比,结果显示,TPC 归一化后样本的标准差显著降低。以秀丽隐杆线虫为例,其生物样本因虫体计数误差和个体差异存在高变异性,归一化后磷脂类及非磷鞘脂类(如神经酰胺 Cer、己糖神经酰胺 HexCer)的浓度分布更集中于均值,且相较于蛋白归一化,TPC 法对磷脂酰胆碱(PC)等主要脂质类别的浓度差异揭示更清晰,避免了因蛋白含量与脂质代谢无直接关联导致的归一化偏差。

方法的普适性与优势


该方法在人血浆样本中同样表现出良好适用性,ICP-OES 与 ICP-MS/MS 测定结果高度一致,且 TPC 归一化无需依赖特定脂质类别假设,覆盖所有含磷脂质,克服了以往仅基于磷脂酰胆碱或鞘磷脂含量归一化的局限性。此外,ICP-OES 的低设备成本使其更易于推广,而 ICP-MS/MS 则适用于低浓度样本,二者结合为不同实验室条件提供了灵活选择。

研究结论与意义


这项研究首次将元素分析与分子脂质谱结合,建立了基于 TPC 的脂质组学归一化新策略。实验证明,该方法能有效校正生物变异与技术误差,提升数据可比性,尤其在秀丽隐杆线虫这类因个体微小、计数困难导致高样本差异的模型中优势显著。相较于传统归一化方法,TPC 策略通过全面反映磷脂组含量,为脂质代谢研究提供了更可靠的基准。其意义不仅在于优化了现有脂质组学流程,更在于为跨实验室数据整合、疾病相关脂质标志物筛选等提供了标准化工具,推动脂质组学向更精准、更具临床转化价值的方向迈进。未来,随着技术的进一步简化与普及,TPC 归一化有望成为脂质组学研究的核心方法之一,助力揭开更多脂质代谢相关疾病的神秘面纱。

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