走近“中药代谢组学研究平台”

走近“中药代谢组学研究平台”

——访沃特世用户黑龙江中医药大学王喜军教授

　　代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统生物学的重要组成部分。研究中药这种成分复杂的混合物，代谢组学是最好的选择。同样，代谢组学也是中药质量控制的主要研究手段，有利于中药的出口和国际化。

　　根据代谢组学发展的要求，沃特世公司与代谢组学创始人Jeremy Nicholson教授合作，首创全球领先的超高效液相色谱UPLC技术，与高分辨质谱技术和计算技术结合，推出了以超高效液相色谱/高分辨质谱联用仪为代表的中药代谢组学研究平台。

　　2010年3月24日，仪器信息网受沃特世公司之邀，专访了沃特世中药代谢组学研究平台用户——黑龙江中医药大学王喜军教授，其结合科研实践中的使用感受，详细介绍了沃特世中药代谢组学研究平台具体应用情况。

　　Instrument：请简要介绍下目前您在中药代谢组学方向的研究课题以及所取得的科研成果。

　　王喜军教授：首先，我最开始的科研方向是天然产物及复方中药的体内代谢，即 “中药血清药物化学”。“中药血清药物化学”是在九七年提出来的，并于2002年获得了国家科技进步二等奖。在“代谢组学”概念提出后，我就将代谢组学和中药血清药物化学结合起来研究中药方剂的问题，在此基础上进一步提出了新的学科——中医方剂药物代谢组学。同时，我将自己所研究的课题与代谢组学“嫁接”在一起开展了中医症候本质研究。我们承担的国家973项目“基于体内直接作用物质的方剂配伍规律研究”也已经顺利结题。

　　Instrument：据悉，黑龙江省中药材GAP研究中心作为全国第一家GAP专业研究机构，是由王教授您组织建立的，请您谈谈该中心的成立背景及其主要工作内容。

　　王喜军教授：该中心是在“九五”末期“中药现代化研究及产业化行动”背景下建立的，这个主题就是要开展中药资源再生，实现可持续化发展。如果要进行中药材大面积有效生产，就要建立药材生产质量管理规范即所谓的GAP。实际上GAP是一个大概念，真正的GAP就是每种药材生产过程中的SOP(标准操作规程)。

　　该中心主要工作内容就是把黑龙江地道药材按GAP要求进行管理，但这就需要一个专业团队来进行具体研究，以获得相关的实验室试验数据做支撑。黑龙江省中药材GAP研究中心成立后已经先后完成八种黑龙江省的地道药材的GAP研究工作。此外，该中心还解决了中药材大面积生产过程中病害的无公害防治技术，提出了以中药治疗药用植物病害的理念，结束了中药只治疗动物和人类疾病的历史。GAP研究使得中药材生产由农民散在的经验模式种植，进入了科学管理规范状态。

　　Instrument：请问贵单位在科研工作中主要用到什么分析仪器?其中哪些属于沃特世“中药代谢组学研究平台”的产品?这个平台对您的科研工作起到了怎样的支撑作用?

　　王喜军教授：中药学是一门综合学科，我主攻体内分析方面的研究，所以分析仪器设备是非常关键的一个环节。目前科研工作中我们主要用到UPLC®、Q-TOF、SYNAPT™ HDMS 、GC-MS等，另外还包括一些常规分析仪器，比如紫外分光光度计以及PCR等一些分子生物学仪器，其中大部分分析仪器都是沃特世产品。

　　由于我的专业是生药学，所以科研研究的核心还是药材品种质量。虽然一般分析仪器都能满足日常科研需要，但是不同分析仪器做出来的效果还是有差别的。如果科研需要更高要求的数据，那就对分析仪器质量性能提出了挑战。根据多年来使用感受，我认为沃特世公司的仪器在检测分辨率以及后期数据处理的工作站等方面都是不错的。

　　中药学无论是质量、活性成分研究以及效应评价，都不能以一种先入为主的态度去研究，而是需要先更多地去认识中药，然后才能更好地解析中药。如果一种仪器设备或手段能够提供更多的信息来让我了解中药，这个仪器可能就是比较好的。只有深入认识中药之后，才可能产生新的思路去研究它。而UPLC就提供了这样一个平台，可以让研究人员在短期内了解被分析样品大量的信息，提供良好数据支持新的思维。沃特世最早推出UPLC/ Q-TOF，它在使分离时间缩短的同时检测分辨率也相应提高，能够更快更好地检测出更多的被测成分。九十年代初，能够鉴定血清中三、五个成分就已经很不错了，而现在已经可以鉴定出四、五十个成分;当时需要用两小时进行分析检测，而现在可能只需要十分钟，这就是UPLC/Q-TOF的优势所在。

　　Instrument：据了解，王教授您最早购买了一台Q-TOF Micro质谱仪之后又购进一台SYNAPT HDMS质谱仪，请问是因为您所做的研究必须同时购置这两种仪器吗?这两种仪器对您的研究都有哪些帮助?

　　王喜军教授：因为我个人比较关注新技术、新产品，所以沃特世推出新品之后，我就希望了解新品的优势能具体解决科研中什么问题。比如SYNAPT™ HDMS质谱仪采用四极杆-离子淌度-飞行时间串联之后，与单纯Q-TOF相比，除了具有常规质谱仪按质量/电荷比分离的功能外，还能按照被检测物离子尺寸和形状来分离化合物。对于中药复杂成分来讲，有可能分开传统质谱不能分开的同分异构体分子，这无疑使得检测范围扩大，灵敏度提升。我在科研工作中使用SYNAPT HDMS，就是期望有可能开辟一个新的科研方向。

　　在已有仪器设备所限定的思维模式下，需要换一种新方法、新手段从而产生新的突破。人的思维与其知识积累、掌握的材料有关，一种新仪器提供的数据很有可能改变既有思维模式。例如我们目前所做的刺五加不同花丝长度的分析就采用这台质谱仪，它解决了科研过程中一些检测上的问题，包括后期多级分析。

　　Instrument：作为沃特世“中药代谢组学研究平台”的用户，您能否评价一下沃特世公司产品的性能以及该公司的售后服务?

　　王喜军教授：我在日本读博的时候就开始使用沃特世仪器，当时我们实验室里很多液相色谱仪都是Waters 990，所以对沃特世产品印象很深。我回国后留校从事科研教学工作，学校非常支持我的科研工作。根据我在日本留学时候的体会，建议学校购进了两台Waters 2996。随着沃特世仪器的不断升级以及研究领域的开拓整合，包括后期推出的中药代谢组学平台，逐渐引起我极大的兴趣，所以我在深入了解沃特世产品之后，决定将UPLC以及SYNAPT HDMS 和代谢组学软件MarkerLynx™引进来，用于我所从事的中药研究，以期待解决很多分析检测方面的问题。关于这部分，还需要提及了软件处理方面的重要性，一个应用平台要成功除了系统的硬件组成部分要过硬之外，很大程度上还取决于其软件支持方面 ，沃特世公司除了在硬件的稳定性、灵敏度方面不遗余力之外，还开发了配套的软件程序以帮助用户从复杂的质谱图中快速智能地查找出具有生物意义的标记物。例如，目前我们进行的疾病模型、方剂的配伍规律以及中药材基源物质的遗传多样性表型分析等方面研究都在使用这个中药代谢组学平台。

　　我经常给学生讲，无所谓什么好的手段或好的仪器，能解决问题的就是最好的。我需要质谱与前端分析仪器有效的整合成一种平台，在短时间内使得相似有效成分分离然后才能去检测。我之所以选择沃特世产品，就是因为其产品整合的比较好。其实从目前来讲，各种品牌的质谱仪之间的差别已经不是很大了，而如何将前端的分析仪器和后端的检测仪器有效地整合起来，使得从分析检测数据的采集到后期工作站数据的处理有效连贯起来，这就对不同品牌的仪器提出了较高的要求。不同研究课题之间的联系、通用、互用、整合，就要求检测仪器以及研究方法的一致性，检测手段连贯性、统一性、承接性。而沃特世产品很好的做到了这一点，所以我一直很信赖他们的产品。

　　我非常关注仪器的维修及时性问题。因为仪器使用过程中不可能预测何时会出现故障，何时需要维修，一旦出现故障，就需要维修或者及时更换零配件，否则仪器“停”了，整个研究工作也就停滞了。再加上我们所做的大部分都是生物样品，即使有低温冰箱也不行，很多成分还是在变化，这对科研项目来讲是非常致命的。不过通过与沃特世长期合作以及与其高层的沟通之后，这些问题目前解决的还是不错的，令人满意。