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大鼠给药系统

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大鼠给药系统相关的资讯

  • 华大基因与华为签署《基因大数据存储系统联合开发协议》
    p  华为与华大基因在华为云计算大会2015上,签署《基因大数据存储系统联合开发协议》,双方将针对基因处理工作流特征,联合设计和开发专为基因研究优化的大数据存储系统,消除基因研究工作流中的重复数据,使整体效率提升30%以上。华大基因CEO杨爽、华大基因研究院副院长方林、华为IT产品线总裁郑叶来、华为海量存储领域总经理肖苡共同出席本次签约仪式。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 450px HEIGHT: 266px" title="20150928103553769.jpg" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201509/noimg/8013a2fc-f392-45c0-acba-be422df1d8f8.jpg" width="450" height="266"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strongHCC2015上华为与华大基因签署《基因大数据存储系统联合开发协议》/strong/pp  “华大基因一直致力于让基因技术更好地为人类服务,效率是影响基因技术全面普及的重要因素。基因研究是典型的大数据应用,从生物样本的基因测序到遗传疾病的识别、预防与治疗,需要处理海量的数据,而这一过程将消耗大量时间。”华大基因CEO杨爽表示:“大数据、云计算技术是加速基因研究成果输出和应用的重要途径,我们希望与华为的联合创新能够将基因研究效率提升一个新的台阶。”/pp  华为IT产品线总裁郑叶来表示:“基因技术是生命科学研究的重要基础,华为很高兴能够和全球最领先的基因研究机构一起,探讨大数据、云计算等IT技术如何更好的服务于生命科学研究,共同推动基因技术普惠时代的到来。”/p
  • 大鼠气管狭窄对能量代谢和呼吸的影响
    -大鼠气管狭窄对能量代谢和呼吸的影响-关键词:塔望科技,动物能量代谢监测系统,全身体积描记系统,阻塞性睡眠呼吸暂停,气道阻塞,导致内分泌类疾病,肥胖症,糖尿病,代谢类疾病,大小鼠能量代谢监测系统...论文摘要阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)病人,经过治疗后,代谢生理健康还是不能恢复。在成功移除大鼠气管阻塞物(OR)后,维持呼吸稳态的同时,伴随有体温调节和能量代谢的异常。本研究比较了气道阻塞(AO)和轻度气道阻塞(mAO)移除后的呼吸稳态与能量代谢。结果显示,移除气管堵塞物后大鼠进食量永久性增加。同时,血清胃饥饿素、下丘脑促生长素受体1a(GHSR1a))和磷酸化Akt比率升高。 其中PI3K/Akt 通路与正常代谢密切相关,该通路异常会导致过度肥胖、胰岛素耐受和II型糖尿病。研究表明,为达到代谢健康状态,阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者需要终生注重饮食和内分泌健康。实验计划实验结果图A和B气管直径,对照组C:1.81±0.1mm,气道阻塞组AO:1.04±0.1mm,轻度气道阻塞组mAO:1.19±0.12mm,阻塞物移除组OR:1.87±0.11mm图C气道阻力,AO和mAO组气道阻力分别增加71%和35%。图D呼吸频率。图E潮气量。图F分钟通气量,在室内空气呼吸,AO和mAO组分钟通气量分别增加294%和64%,而OR组与对照组没有明显差别。图G二氧化碳敏感性,AO和mAO组二氧化碳敏感性分别增加59%和25.5%,而OR组与对照组没有明显差别。图A,相对对照组,AO、mAO和OR组的进食量分别增加50.9%、20%和10.7%图B,AO和mAO组白天和黑夜进食量均增加,OR只是在黑夜进食量增加。图C图D图E图F,只有AO组每次进食量增加,进食次数差异均不明显。进食量增加主要是由于每次进食时间延长,再加上夜间“微进餐”(micro meals)图G和图H,AO、mAO和OR组的血清胃饥饿素和GHSR-1a明显增加图I:AO、mAO和OR组的p-AKT/AKT比率分别上升25%、16%和15%图A和D,AO组和mAO组的能量消耗分别增加26.5%和10.2%。图B和C,能量消耗增加与氧气消耗量和二氧化碳产生量增加有关。图E图F和图G,AO组的活动量和体温明显降低。参考文献Yael Segev , Haiat Nujedat1, EdenArazi , Mohammad H.Assadi & ArielTarasiuk.”Changes in energy metabolism and respiration in diferent tracheal narrowing in rats” [J].Scientifc Reports. (2021) 11:19166塔望科技提供的相关仪器方案 大鼠全身体积描记系统可对清醒自由活动动物呼吸参数进行测量,如呼吸频率,潮气量,气道高反应性测试(Airway hyperresponsiveness,AHR)等。测试过程中,动物可以处于清醒自由状态,避免了创伤性气管切开及麻醉的影响,使实验过程更加简便,用于呼吸系统模型动物对药物等反应性研究,呼吸性药物的药理和毒理学研究,特别适合于大批量动物快速初筛试验,适合长期跟踪研究和重复性筛查。动物能量代谢监测系统主要用于实时监测和记录小动物代谢运动相关指标,定性定量测量分析动物行为活动及其与呼吸代谢的相互关系,广泛应用于营养、肥胖、糖尿病、心血管等代谢相关性疾病研究。可选择参数包括能量消耗,食物和水分摄取,取食和饮水模式,空间位置,总的活动量和转轮次数,体重,心率,体温及自动化的行为分析等,所有数据都可同步化储存到计算机内小动物麻醉机吸入式动物气体麻醉机,将挥发性麻醉剂或具有麻醉性的气体,途经动物的呼吸道进入体内产生麻醉效果。其麻醉起效快并且复苏快、深度易控制、动物的发病和死亡率低、已被全球科研工作者和宠物临床医师广泛认可和应用。END
  • 文献解读丨基于LCMS-IT-TOF的中药同系物代谢物鉴定方法的建立:五味子木脂素在大鼠体内代谢的性别差异
    本文由中国药科大学药物代谢与药代动力学重点实验室所作,发表于DRUG METABOLISM AND DISPOSITION 38:1747–1759, 2010。 中药通常被定义为一种治疗方案,它不是由单一化合物与单一靶点相互作用组成的,而是几种化合物与多个靶点相互作用的协同药理干预。由于天然产物具有多种多样的生物活性和药用潜力,几乎每个文明都积累了使用它们的经验和知识。 最近,西方制药公司开始更喜欢用纯净的天然产品,而不是粗提取物作为药物原料。然而,在识别通过联合用药来有效对抗疾病的天然化合物或受自然启发化合物方面存在巨大的挑战。此外,体内可能存在的大量代谢物、有害药物相互作用的固有风险以及多组分制剂不可预测的药代动力学特性仍需解决。因此,中药代谢研究不仅是中药现代化的关键,而且对新药的开发具有重要意义。 中药代谢研究是一项艰巨的任务,由于中药成分复杂,代谢途径复杂,缺乏标准品,目前尚处于起步阶段。本研究基于液相色谱-离子阱-飞行时间质谱技术,建立了快速鉴定和分类中药成分代谢物的技术平台。 以五味子木脂素提取物为例,完成了体外和体内代谢研究。在体外研究中,对五种典型五味子的代谢产物进行了鉴定和结构表征。主要的代谢途径有去甲基化、羟基化及去甲基-羟基化。在体内研究中,在大鼠尿液中检测到44种代谢物。根据体外代谢规律,对这些代谢产物进行了快速鉴定和分类,并证实羟基化是木脂素在大鼠尿液中的主要代谢途径。 此外,根据在0 - 12、12 - 24和24 - 36小时采集的尿液样本的相对强度,计算雌性和雄性大鼠代谢产物的“相对累积排泄”(RCE)。结果发现,RCE存在很大的性别差异。对于大多数代谢物,雌性大鼠的RCE显著低于雄性大鼠。综上,目前开发的木脂素五味子代谢研究方法和途径将在中药代谢研究中得到广泛应用。 图1 基于液相色谱-质谱联用技术开发的中药代谢平台和工作流程图2 用LC-IT-TOF/MS测定NADPH存在时,五味子木脂素A及其代谢物在雌性(A)和雄性(B)大鼠肝脏S9中的EICs,以及五味子木脂素A可能代谢物的裂解途径(C-F)。虚线方块:潜在的去甲基化位点 虚线圆圈:潜在的羟基化位点。 综上所述,本研究基于LC-IT-TOF/MS单一平台,为解决中药代谢领域的关键问题——包括代谢产物的鉴定和分类,开发了一套系统方法论(图1)。在此基础上,利用LC-IT-TOF/MS平台对五味子木脂素的代谢产物进行了系统鉴别和分类。 首先,利用基于诊断片段离子的扩展策略对五味子木质素提取物中的五味子木脂素进行快速鉴定,并在此过程中对31种五味子木脂素进行了结构特征鉴定。 其次,基于LC-IT-TOF/MS,对5种五味子木脂素成分的标准品在肝脏和肠道S9系统中的代谢命运进行逐一研究,其主要生物转化方式包括去甲基化(-CH3)、羟基化(+OH)和去甲基化-羟基化(-CH3+OH)。 文献题目《Development of a Systematic Approach to Identify Metabolites for Herbal Homologs Based on Liquid Chromatography Hybrid Ion Trap Time-of-Flight Mass Spectrometry: Gender-Related Difference in Metabolism of Schisandra Lignans in Rats》 使用仪器岛津LC–IT-TOF/MS 作者Yan Liang, Haiping Hao, Lin Xie, An Kang, Tong Xie, Xiao Zheng, Chen Dai, Kun Hao, Longsheng Sheng, and Guangji Wang Key Laboratory of Drug Metabolism and Pharmacokinetics, China Pharmaceutical University, Nanjing, People’s Republic of China
  • 大鼠甲状腺滤泡上皮细胞的培养操作与应用!
    大鼠甲状腺滤泡上皮细胞的培养操作与应用! 一、背景 大鼠甲状腺滤泡上皮细胞分离自甲状腺组织;甲状腺是脊椎动物非常重要的腺体,属于内分泌器官。在哺乳动物身体中,它位于颈部甲状软骨下方,气管两旁。甲状腺表面有结缔组织被膜,表面结缔组织深入到腺实质,将实质分为许多不明显的小叶,小叶内有很多甲状腺滤泡和滤泡旁细胞。甲状腺控制使用能量的速度、制造蛋白质、调节机体对其他贺尔蒙的敏感性。 甲状腺依靠制造甲状腺素来调整这些反应,有T3和T4。这两者调控代谢、生长速率还有调解其他的身体系统。T3和T4由碘和酪胺酸合成。甲状腺也生产降钙素,调节体内钙的平衡。其中,甲状腺滤泡上皮细胞(也称为滤泡细胞或主要细胞)是在甲状腺细胞是负责生产和分泌甲状腺激素,甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3)。 二、培养操作 1)复苏细胞:将含有1mL细胞悬液的冻存管在37℃水浴中迅速摇晃解冻,加入4mL培养基混合均匀。在1000RPM条件下离心4分钟,弃去上清液,补加1-2mL培养基后吹匀。然后将所有细胞悬液加入培养瓶中培养过夜(或将细胞悬液加入10cm皿中,加入约8ml培养基,培养过夜)。第二天换液并检查细胞密度。 2)细胞传代:如果细胞密度达80%-90%,即可进行传代培养。 1.弃去培养上清,用不含钙、镁离子的PBS润洗细胞1-2次。 2.加1ml消化液(0.25%Trypsin-0.53mM EDTA)于培养瓶中,置于37℃培养箱中消化1-2分钟,然后在显微镜下观察细胞消化情况,若细胞大部分变圆并脱落,迅速拿回操作台,轻敲几下培养瓶后加少量培养基终止消化。 3.按6-8ml/瓶补加培养基,轻轻打匀后吸出,在1000RPM条件下离心4分钟,弃去上清液,补加1-2mL培养液后吹匀。 4.将细胞悬液按1:2比例分到新的含8ml培养基的新皿中或者瓶中。 3)细胞冻存:待细胞生长状态良好时,可进行细胞冻存。下面T25瓶为类; 1.细胞冻存时,弃去培养基后,PBS清洗一遍后加入1ml胰酶,细胞变圆脱落后,加入1ml含血清的培养基终止消化,可使用血球计数板计数。 2.4 min 1000rpm离心去掉上清。加1ml血清重悬细胞,根据细胞数量加入血清和DMSO,轻轻混匀,DMSO终浓度为10%,细胞密度不低于1x106/ml,每支冻存管冻存1ml细胞悬液,注意冻存管做好标识。 3.将冻存管置于程序降温盒中,放入-80度冰箱,2个小时以后转入液氮灌储存。记录冻存管位置以便下次拿取。 三、应用 用于RCCS模拟微重力影响大鼠甲状腺滤泡上皮细胞生长特性和分泌功能的研究: 釆用微重力细胞培养系统(the rotary cell culture system,RCCS),研究模拟微重力对大鼠甲状腺滤泡上皮细胞生长特性和相关分泌功能的影响,为航天员在失重环境中甲状腺应激和病理性改变的防治提供理论依据。 研究方法应用RCCS技术构建FRTL-5细胞模拟微重力培养系统。将大鼠甲状腺滤泡上皮细胞FRTL-5细胞株随机分为模拟微重力组(simulated microgravity group,SMG)和正常重力对照组(normal gravity group,NG),分别于培养第6h、12 h、24 h、36 h取细胞及上清液,MTT检测细胞增殖,流式细胞仪检测细胞周期,化学发光免疫分析法检测T3、T4、FT3、FT4,ELISA检测上清液中Tg和TPO水平 应用倒置相差显微镜观察培养第6 h、12 h、24 h、36 h后细胞表面形态 透射电镜观察培养12 h和36 h的细胞超微结构 激光共聚焦显微镜观察培养36 h的细胞微丝骨架荧光强度变化。 结果:(1)MTT结果显示,SMG组FRTL-5细胞经6 h、12 h、24 h、36 h培养后,各时相细胞增殖均较NG组受到明显抑制(P0.05),其中24 h最为明显(P0.01) 36 h表现为两种情况,一是SMG组的细胞增殖恢复,二是NG组的细胞增殖速度快速提升。 (2)流式细胞仪测细胞周期显示,与NG相比,FRTL-5细胞微重力培养6 h、12 h、24 h、36 h后G1期细胞比例显著增高 除6 h外,S期细胞比例明显降低 而各时相的G2/M期细胞比例表现为模拟失重早期(6-12 h)降低,其中12 h出现低谷值,24 h一过性显著增高,36 h回落。研究结果提示,SMG组FRTL-5细胞培养6-12 h阶段DNA合成下降,24 h的DNA合成趋活跃,而36 h的DNA合成后期比例又呈现下降趋势并向NG组的比例靠近。 (3)化学发光免疫分析法检测结果显示,RCCS培养6 h组FRTL-5细胞上清液中FT3、T4和FT4水平显著降低(P0.05),其余各时相的T3、T4、FT3、FT4则未受明显影响。 (4)ELISA测细胞上清液结果显示,与NG相比,SMG组FRTL-5细胞Tg和TPO分泌均明显升高(P0.01),表现为6 h即显著升高,随后呈下降趋势,24-36 h阶段又趋上升,其中SMG组的6 h与24 h以及24 h与36 h之间有显著差异(P0.01)。 (5)倒置相差显微镜观察结果显示,模拟失重环境下FRTL-5细胞形态发生显著变化,实验早期细胞逐渐趋于死亡状态,24 h后细胞数量又有所增长。 (6)透射电镜结果显示,模拟失重第12 h,36 h的FRTL-5细胞超微结构发生显著变化。 (7)模拟微重力培养36 h后,激光共聚焦显微镜观察荧光素FITC标记的FRTL-5细胞,发现细胞微丝骨架局部解聚,张力纤维减少,结构和排列紊乱,细胞伪足少见,细胞形状呈不规则。 微生物菌种查询网自设细胞系板块,是细胞株提供中心,专业提供代次低、周期短、活性好的细胞株。与国内外多家研制单位,生物医药,第三方检测机构,科研院所有着良好稳定的长期合作关系!欢迎广大客户来询!
  • 文献解读丨大鼠血浆中9种三七皂苷绝对定量的UFLC-MS/MS分析方法的建立和验证:三七提取物药代动力学研究的应用
    本文由中国药科大学天然药物国家重点实验室药物代谢与药代动力学重点实验室所作,发表在Journal of Chromatography B (2015)46-53。三七皂苷是中药三七的主要活性成分,具有抗氧化、抗高血糖、抗肥胖等多种生物活性。然而,由于三七皂苷在体内浓度低、成分复杂,其药代动力学评价仍然是一项艰巨的任务。 本研究建立了一种基于超快速液相色谱-串联质谱(UFLC-MS/MS)的大鼠血浆中三七皂苷含量快速、灵敏的定量分析方法。三七皂苷R1、Rg3、Rd、Rg2、Rb2、Rf、Rg1、Rb1和Re经正丁醇液-液萃取,在ODS C18柱(5 mm× 50 mm × 2.1 mm)上分离,采用二元梯度洗脱,以负离子模式同时监测,所有化合物均在9 min内进行分析。多反应监测(MRM)方法如下:R1 (m/z 967.7→637.4)、Rg3 (m/z 819.6→621.4)、Rd (m/z 819.6→783.5)、Rg2 (m/z 819.6→475.4)、Rb2 (m/z 1113.4→783.4)、Rf (m/z 835.6→475.4)、Rb1 (m/z 1143.7→945.6)、Re (m/z 981.6→637.4)、内标(地高辛,m/z 815.5→779.4)。验证参数(线性、灵敏度、日内和日间的精密度和准确度、回收率和基质效应)均在可接受范围内,生物提取物在整个储存和制备过程中稳定。将UFLC-MS/MS方法应用于三七提取物在大鼠体内的药代动力学研究,进一步验证该方法的有效性,并利用Winolin软件计算了药代动力学参数。 因此,该方法简便、可靠、准确、精密,可用于各种三七皂苷和其他中药皂苷的药代动力学研究。 使用仪器:岛津LCMS-8050 图1 三七皂苷R1、Rg3、Rd、Rg2、Rb2、Rf、Rg1、Rb1、Re和地高辛(内标)的结构 图2 三七皂苷R1、Rg3、Rd、Rg2、Rb2、Rf、Rg1、Rb1和Re的线性曲线。 图3 空白大鼠血浆和添加R1、Rg3、Rd、Rg2、Rb2、Rf、Rg1、Rb1、Re和IS的大鼠血浆的典型MRM色谱。(A)空白大鼠血浆MRM色谱,(B)添加三七皂苷(50.0 ng/mL)和IS的空白血浆的MRM色谱,(C)大鼠灌胃三七提取物(1.0 g/kg)后2 h大鼠血浆的MRM色谱。 三七是一种在世界范围内广泛使用的植物药,有必要建立一种可靠、灵敏、高通量的方法来测定生物样品中的多种三七皂苷。本文以9种三七皂苷(R1、Rg3、Rd、Rg2、Rb2、Rf、Rg1、Rb1和Re)为研究对象,构建了一个功能强大的中药皂苷药动学分析技术平台。该方法色谱运行时间较短,LLOQs较低,可快速、灵敏地测定大鼠血浆中三七皂苷的含量。此外,该方法专属性强、结果准确、重现性好,已成功应用于大鼠灌胃三七提取物后三七总皂苷的临床前药代动力学研究。更重要的是,目前开发的方法稍加修改后,即可用于其他草药皂苷的药代动力学研究。 文献题目《Development and validation of an UFLC-MS/MS assay for the absolute quantitation of nine notoginsenosides in rat plasma: Application to the pharmacokinetic study of Panax Notoginseng Extract》 使用仪器岛津LCMS-8050 作者Lijun Zhou a, Rong Xinga,b, Lin Xiea,Tai Raoa, Qian Wanga, Wei Yea, Hanxu Fua,Jingcheng Xiaoa,b,Yuhao Shaoa,b, Dian Kanga,b, Guangji Wanga, Yan Lianga a. Key Lab of ug Metabolism hamon y booy of Atul Me Pamaeu Univ. Tongaxang24 Nanjing 210009. Chinab. Department of Pharmacy. The First ffiliated Hospital of Bengbu Medical College, Bengbu Anhui. China
  • 重磅成果:再帕尔阿不力孜、贺玖明研究团队利用空间代谢组学技术绘制大鼠脑代谢网络图
    2021年4月,中国医学科学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室再帕尔阿不力孜、贺玖明团队在分析化学一区《Analytical Chemistry》期刊发表封面文章,题为“Mapping metabolic networks in the brain by using ambient mass spectrometry imaging and metabolomics”的研究成果,采用自主研发的质谱成像空间代谢组学技术,全面绘制了大鼠脑代谢网络,深入解析了东莨菪碱致大鼠记忆功能障碍模型脑的代谢变化。  封面文章  研究背景  大脑是结构最复杂的器官之一,主要功能与其微区的分子相互作用密切相关。大脑的小分子调节机制对理解中枢神经功能、精神疾病机理和药物研发有很大的帮助。动物的认知过程和行为控制均依赖于脑部强大的中枢神经网络——神经连接体。科学家进行了很多研究,但是对脑部小分子网络的研究仍有不足。  分子成像技术是研究大脑中DNA、RNA、蛋白质和代谢产物的强大工具。质谱成像技术(MSI)是一种检测大脑中蛋白质、代谢物和脂质物质的高灵敏度和高通量分子成像技术,在肿瘤边缘诊断、肿瘤生物标志物发现、药物分布和机理阐述等领域有广泛的应用。  本文作者开发了一种基于敞开式空气动力辅助解吸电喷雾离子化质谱成像(AFADESI-MSI)技术的代谢网络映射方法,对大鼠脑不同极性的小分子代谢物(m/z 50-500 Da)进行微区分布研究,不仅鉴定出脑部几乎所有重要的代谢物,还绘制了包含神经递质、嘌呤,有机酸,多胺,胆碱、碳水化合物和脂类等20条通路的代谢网络,并使用这种代谢网络映射质谱成像方法解析了东莨菪碱致大鼠记忆功能障碍模型脑的代谢变化,为中枢神经系统疾病的治疗提供新的信息和见解。研究思路  研究方法  1.样本准备  Sprague-Dawley大鼠模型腹腔注射东莨菪碱后被杀死(处理组,3只),对照组大鼠(3只)也用同样方法杀死。获取大鼠整个大脑,在低温下将大脑切成连续的矢状切片(暴露出海马和纹状体),用于Nissl 染色、H&E染色和质谱成像检测。  2.空间代谢组实验  使用AFADESI-MSI分析,代谢物质量数范围50-500 Da,质谱分辨率70,000。  3.数据处理和代谢网络分析  原始数据经过转化,再使用自建MassImager软件获取成像结果 在获取差异代谢物的高分辨率质谱信息后,使用Metaboanalys在线数据挖掘软件以褐家鼠(rattus norvegicus)为参考完成代谢物高通量定性,并输出代谢网络信息。大脑中复杂网络可视化使用Cyctoscope软件完成。  4.统计分析  两组大脑样本选择相同的微区,并将组织学和特征离子图像叠加进行确认。数据处理结果使用t检验(n = 3)进一步验证。大脑微区包括松果体、中脑导水管、脑桥、梨状皮质、延髓、丘脑、纹状体、海马、胼胝体、嗅球、大脑皮层、小脑皮层、穹窿、小脑延髓和丘脑。  研究结果  1.AFADESI-MSI用于大脑中极性代谢物的定位  如图1所示,将大鼠大脑连续矢状切面通过ESI探针对逐个像素进行扫描,并将解吸的代谢物离子传输到高分辨率质量分析仪进行分析。图1E是大鼠脑部某个像素点的一个代表性质谱图,在该图中可以观察到数千个代谢物的峰。AFADESI-MSI图像还表明脑部不同功能性区域中代谢物浓度的变化。图1A-D显示了代表性代谢产物图像,在松果体、纹状体、海马、胼胝体和嗅球等亚区域具有特定分布。这些异质代谢分布与大鼠脑的功能和结构复杂性高度一致。  实验结果表明,AFADESI-MSI的空间分辨率小于100μm,代谢物质量最大差异为0.001Da,同一物质的检测动态范围高达1000倍。如图1所示,通过AFADESI-MSI可在大鼠脑部检测到一些呈特征性分布有代表性的极性代谢物,其强度范围从0到104甚至到106。  图1 (A-E)使用AFADESI-MSI获得的用于构建大鼠大脑代谢网络图的代表性极性内源性代谢物   (F)AFADESI-MSI数据采集过程   2.在大鼠脑绘制特定区域分布的极性代谢物图谱  使用AFADESI-MSI在正离子和负离子模式下分别获得298个和372个微区轮廓清晰的代谢物离子图像。使用精确分子量并结合同位素丰度,通过人类代谢组数据库(HMDB)对离子图像进行识别,鉴定出多种内源极性代谢物,包括氨基酸、核苷酸或核苷、碳水化合物、脂肪酸和神经递质等。  中枢神经系统(CNS)的特定功能和特定解剖区域相关。例如,乙酰胆碱在大脑皮层中高度表达 γ-氨基丁酸是一种抑制性神经递质,其在大脑皮层的信号强度较低,在中脑、嗅球和下丘脑中的浓度较高 多巴胺在纹状体含量较高 组胺(一种兴奋性神经递质)主要分布于丘脑和下丘脑。松果体在睡眠和光周期调节中起着重要的作用,并且由于其体积小容易被忽视。在松果体区域中,作者检测到106种极性代谢物,例如吲哚乙醛、吲哚、5' -甲硫基腺苷和褪黑激素,它们在该微结构的表达最高。褪黑激素由松果体分泌,起到调节昼夜节律的作用。质谱成像结果表明褪黑激素只能在松果体检测到。褪黑激素的上游代谢物血清素(5-HT)在松果体中也有特定的分布。此外一些未知的代谢物也仅在大鼠大脑的某个很小但特定的区域中。以上结果表明,AFADESI-MSI方法可以直接检测极性代谢产物,并具有高特异性,能呈现其在大脑微区分布的图像。  3.在大鼠脑中绘制微区代谢网络图  要了解大脑的结构区域发生的复杂代谢过程,不仅应准确表征代谢物,还要研究其相关性。从大鼠脑微区中提取代谢谱进行代谢网络重建。从15个微区提取的MSI数据进行峰挑选和峰对齐(图1F),包括松果体、中脑导水管、脑桥、梨状皮质、延髓、丘脑、纹状体、海马、胼胝体、嗅球、大脑皮层、小脑皮层、穹窿、小脑延髓和丘脑,然后使用基于KEGG数据库的Metaboanalyst软件进行代谢网络分析。共找到20条KEGG代谢通路,包含126个具有微区信息的代谢物,图2显示了涉及丙氨酸-天冬氨酸和谷氨酸代谢、花生四烯酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、肌酸途径、GABA能突触、葡萄糖代谢、谷胱甘肽代谢、甘油磷脂代谢、甘氨酸-丝氨酸和苏氨酸的代谢、组氨酸代谢、赖氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、多胺代谢途径、嘌呤代谢、嘧啶代谢和TCA循环、色氨酸代谢、酪氨酸代谢、缬氨酸-亮氨酸和异亮氨酸代谢和类固醇激素合成途径。质谱成像方法提供了一种直接获取代谢网络信息的途径,以系统地深入了解大脑的代谢活动。  图2 通过AFADESI-MSI和Metaboanalyst获得的大鼠脑中的代谢网络  图3A展示了嘌呤代谢的分布和代谢途径,共包含17个核苷酸及相关代谢产物,饼图代表了某种代谢物在不同大脑微区的相对含量和分布,图3A中显示出不同代谢物的不同局部特征。例如腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)在大脑皮层和松果体中高表达,但在胼胝体和穹窿中含量较低。图3B显示了大脑不同区域的AMP分布,AMP在大脑皮层和松果体中含量很高,而在胼胝体和穹窿中含量较低。这些结果表明,大脑中代谢物分布呈现出功能性区域的差异性。这些空间和代谢途径的上游-下游转换过程为大脑局部代谢活动提供丰富信息。也证明质谱成像方法能够提供直接获取代谢网络信息的方法。  图3 (A)通过AFADESI-MSI获得的大鼠脑中嘌呤代谢途径和相关代谢产物分布   (B)腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)在大鼠脑不同区域的分布   4.神经递质的代谢网络解析  神经递质在大脑不同区域具有极为复杂的代谢调节网络,使这些区域的中枢神经能够从事复杂的活动。作者分析了关键神经递质的代谢调控网络,分别为多巴胺、γ-氨基丁酸、腺苷、组胺、乙酰胆碱、5-羟色胺、谷氨酸和谷氨酰胺。图4A显示了神经递质以及相关代谢产物在大鼠脑的分布特征,它们联系非常紧密(图4B),这些神经元彼此相互作用并形成复杂的调节网络。  图4 |(A)大鼠脑中神经递质及其相关代谢产物的分布   (B)神经递质调节和代谢网络   5.从大鼠脑的代谢网络映射中发掘空间变化  东莨菪碱治疗的大鼠是一种学习和记忆障碍模型,通常用于研究抗遗忘药疗效。本文作者使用AFADESI-MSI分析了对照组和东莨菪碱治疗的大鼠矢状脑切片,将发现的代谢物全面映射代谢网络,并通过代谢组学分析发现空间代谢变化。不仅可以对药物准确定量,还可以检测代谢网络相关的数百种内源性代谢物在大脑特定区域的分布。图5显示了代谢网络中检测到的各种代谢物,以及在不同大脑微区代谢物的明显改变。如图5A所示,找到三种代谢物(N-甲酰基尿氨酸、L-色氨酸和5-羟色氨酸),属于色氨酸代谢途径,意味着东莨菪碱会干扰色氨酸的代谢过程。作者分析了东莨菪碱治疗组大鼠脑的十个微区,发现脑桥中有16种表达异常的代谢产物,而在大脑皮层中发现了7种。表明在东莨菪碱治疗下,脑桥和大脑皮层可能是受影响最严重的区域。  图5 东莨菪碱模型大脑中极性代谢网络的变化  图6显示了其中几种异常表达的代谢产物的分布,例如腺嘌呤在小脑皮层被下调 组胺在中脑导水管中下调 桥脑中的磷酸乙醇胺、大脑皮层中的2-氧戊二酸、纹状体中的多巴胺、胼胝体中的抗坏血酸、下丘脑中的谷胱甘肽、小脑皮层中的L-天冬氨酸和L-天冬氨酸也有所变化,这些代谢物的质谱成像结果(图6A-H)和相对定量结果(图6I1-18)进一步表明,大脑中药物作用后代谢物的多样性和区域特异性。这些代谢物不分区分析、含量进行全脑平均后,代谢物的微区含量差异很容易被削减。在空间上的代谢变化表明,在东莨菪碱治疗后,大鼠脑微区的代谢网络发生紊乱。但是代谢物和代谢酶是代谢网络的关键因素,基于空间分辨的代谢组学信息为发现酶或基因异常提供了线索,但若要完成完整的代谢网络分析必须进一步验证蛋白质和基因表达水平。  图6 在东莨菪碱治疗后大鼠模型的脑部质谱成像结果和代谢产物的统计结果  研究结论  本文作者开发了一种空间分辨代谢网络作图方法,通过无需衍生化、特定标记或复杂样品预处理的高通量AFADESI-MSI方法和代谢组学策略,在具有复杂结构化脑组织中发现代谢分子变化。能检测出多种极性内源性代谢物,并绘制相关代谢网络,提供组织微区分布的图谱。还将多种功能性小分子(例如核苷酸、多胺、肌酸、神经酰胺代谢物)含量分布可视化。这些代谢物构成大鼠脑关键代谢网络,为理解大鼠脑的作用机制和功能探索提供新的见解。在本文中,该方法被用于东莨菪碱处理的大鼠模型脑部的代谢研究。结合微区统计数据,该方法可以绘制代谢网络图、发现某些途径代谢产物的明显失调,而且还能描绘与神经疾病直接相关微区中发生的代谢变化。
  • 安捷伦科技公司发布适用于人、小鼠和大鼠模型的新型基因表达微阵列芯片
    安捷伦科技公司发布适用于人、小鼠和大鼠模型的新型基因表达微阵列芯片 安捷伦公司与根特大学合作在芯片中整合入了 LNCipedia 内容2015 年 6月 10 日,北京 — 安捷伦科技公司(纽约证交所:A)近日宣布更新其新型 SurePrint 基因表达微阵列芯片用于人、小鼠和大鼠模型的信使 RNA 分析应用。此次更新改进了编码和非编码内容,为研究人员提供在常用平台上研究表达模式的最新工具。安捷伦公司与根特大学合作开发了最新款旗舰版 SurePrint G3 人基因表达 v3 微阵列芯片,其中完整包含的 LNCipedia 2.1 数据库能够对长链非编码 RNA (lncRNA) 转录物进行可靠分析。LncRNA(长度大于 200 个核苷酸的非编码 RNA)能够通过直接作用于 DNA、RNA 和蛋白质而改变基因调控,从而实现靶标特异性或系统范围内的调控。 通过 lncRNA 与癌症、心血管疾病和神经退行性疾病的关联不难看出其广范却至关重要的作用。经重新设计的安捷伦基因表达微阵列芯片是高质量的特征捕获工具,可实现目标基因或通路的有效分析,涉及从协助疾病危险分层到阐明药物作用机制的各种应用。根特大学的 Jo Vandesompele 教授说:“我们与安捷伦密切合作设计了一流的 mRNA 和 lncRNA 表达分析方法。在单次分析中对这两种类型的RNA进行的同时测定有助于从相对基因表达水平深入探究mRNA与lncRNA之间的生物学联系。 其中的关键在于实现编码和长链非编码特征的良好平衡,而LNCipedia 2.1 则是与安捷伦基因表达内容配对的最佳数据源。微阵列芯片的最终设计经优化后可快速给出大量有价值的信息。”最新的微阵列芯片采用能够实现寡核苷酸精确合成的 SurePrint 技术制造。 SurePrint 微阵列芯片的灵敏度处于业内领先水平,具有5 个数量级以上的动态范围以及 5% 的阵列间变异系数中值,且在 R20.95 时与外部 RNA 对照联盟 (External RNA Controls Consortium) 的加标 RNA 对照品相比具有出色的定量一致性。“我们的 SurePrint 基因表达微阵列芯片不仅包含 LNCipedia 的 lncRNA 等严谨的专业内容,还能够为专家级用户提供灵活的定制服务。”安捷伦基因组学高级总监 Alessandro Borsatti 博士谈道, “凭借基因表达微阵列芯片的出色性能和定量一致性以及 RNA 测序和靶向序列捕获产品,我们能够使研究人员在微阵列芯片的筛查应用与更深度的二代测序的发现性应用之间实现完美转换。”SurePrint 基因表达微阵列芯片属于 SurePrint 产品系列,该系列包括 microRNA 与比较基因组杂交微阵列芯片。 安捷伦基因组学工作流程包括用于质量控制的 2100 生物分析仪和 2200 Tapestation、用于数据采集的SureScan 扫描仪、用于数据分析的 GeneSpring 软件,以及用于进行实时聚合酶链反应的 AriaMX 系统。如需了解有关 SurePrint 基因表达微阵列芯片的更多信息,请访问 www.agilent.com/genomics/v3。关于安捷伦科技公司安捷伦科技公司(纽约证交所:A)是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者,是致力打造美好世界的顶级实验室合作伙伴。安捷伦与全球 100 多个国家的客户进行合作,提供仪器、软件、服务和消耗品,产品可覆盖到整个实验室工作流程。在 2014 财年,安捷伦的净收入为 40 亿美元。全球员工数约为 12000 人。今年是安捷伦进军分析仪器领域的 50 周年纪念。如需了解安捷伦科技公司的详细信息,请访问 www.agilent.com.cn。编者注:更多有关安捷伦科技公司的技术、企业社会责任和行政新闻,请访问安捷伦新闻网站:www.agilent.com.cn/go/news。
  • 文献解读丨矿化胶原骨材料修复大鼠颅骨损伤
    研究背景 颅骨除了容纳、支持和保护脑组织,在头面部外形的塑造方面也承担了一定的责任。在严重的颅脑外伤、脑出血、颅内占位等情况下,需要紧急开颅手术缓解颅内高压,术后则会遗留颅骨缺损的问题,给患者的身心造成了严重的影响。颅骨成形术对颅骨缺损的修复和脑神经功能的恢复都有重要的意义。但用于颅骨成形术的传统生物材料都有着各自的优缺点,至今没有一个理想的解决方案,特别是传统生物材料都不能降解的致命缺陷对于儿童颅骨缺损的修复尤其不利,因此设计制备一种具有成骨活性的生物可降解颅骨修复材料非常迫切。 颅骨修复与其它长骨修复有较大的差异,主要表现在以下三个方面。 首先,颅骨修复除了需要快速成骨,还需要足够的力学支撑发挥保护作用,这就使得材料的孔隙率、孔径和力学强度之间产生了很难平衡的矛盾。 其次,颅骨的发育是膜内成骨作用的过程。在膜内成骨的过程中,骨髓间充质细胞在不形成软骨的情况下就直接分化为成骨细胞,紧接着形成包括额骨、顶骨以及部分枕骨的一系列扁平骨。这样一个相对复杂的成骨方式也决定了颅骨修复较其它长骨的修复更为困难。并且在颅脑外伤、肿瘤等原因造成的颅骨缺损中,硬脑膜常被损坏而缺损,对骨修复的过程更增加了困难。 再者,颅骨除了本身容纳、保护脑组织的作用外,还兼具塑形美容的作用,且颅骨的形状较复杂,个性化要求高,而传统的的人工骨材料规格单一、不可定制。因此,研发一种新的人工骨材料满足颅骨修复的特殊要求势在必行。 方法与结果 该研究采用复合支架的形式,将仿生矿化胶原与可降解生物相容性高分子材料——聚己内酯结合起来,采用溶剂造孔的方式,制备了一系列具有不同孔径分布及孔隙率特征的可植入骨修复支架材料。采用大鼠颅骨临界骨缺损动物模型对各组材料在体内的生物相容性及成骨性能进行评价,筛选出成骨性能最佳且力学强度可以接受的材料。 图1 不同孔结构特征支架SEM形貌及孔径统计分布 其中,最为重要的评价环节为影像学评价,已确定各个实验组之间在不同时间点的成骨情况差异。该研究中采取了Micro-CT(inspeXio SMX-90CT Plus, Shimadzu,日本岛津无损检测)透视并扫描4%多聚甲醛固定24h后的样本,扫描后经三维等值画图软件重建并进行成骨体积分析测定。通过X线透视及CT扫描影像评估样品植入前后的形状、骨密度,并通过成骨体积的测量进行定量分析。 图2 岛津Micro-CT三维重构结果 图3 根据Micro-CT结构计算的相对成骨体积 术后各组大鼠典型的Micro-CT扫描三维重建结果如图2所示。术后4周,模型组大鼠仅有少量针状骨结构位于缺损区,G1、G2、G4组大鼠骨桥位于缺损边缘,G3组大鼠骨桥部分通过缺损。术后8周,空白对照组大鼠缺损区中心有较多针状骨结构,边缘存在骨桥结构。G1、G2、G4组大鼠骨桥部分通过缺损,G3组大鼠骨桥通过缺损最长点。术后12周,模型组大鼠骨桥部分通过缺损,而G1、G2、G3、G4各组大鼠骨桥均通过了缺损最长点,而G3、G4组密度更接近于周围的骨组织,尤其是G3组,95%以上区域已成骨,部分缺损边界已显示不清。 定量分析通过三维重建软件测算出各组大鼠缺损部位的成骨体积,如图3所示。各组大鼠成骨体积在4周,8周,12周时都与空白对照组有显著性差异(P0.05),并且在各个时间点,G3组(pMC 1:10)矿化胶原基颅骨修复材料较G1、G2、G4组成骨体积更多,差异有统计学意义(P0.05)。 图4 Micro-CT重构的矢状位结果 术后各组大鼠Micro-CT正中矢状位影像如图4所示。术后4周,空白对照组缺损区边缘极少量点状高密度影,各实验组缺损区密度均匀增高,颅骨内面靠近硬膜一侧密度较对侧增高更明显。术后8周,空白对照组缺损区可见少量片状密度增高影,各实验组缺损区出现较大面积条状或片状密度增高影,且密度与周围骨质相近。术后12周,空白对照组可见条状密度增高影,各实验组缺损区域密度升高影面积较前明显增加,尤其是G3、G4组,缺损区大部分已被高密度影所占据,且密度和周围正常骨质非常相似。 图5 缺损区组织HE染色 图5所示为术后各组大鼠颅骨正中矢状位石蜡切片HE染色结果,新生成骨被染成密度均匀的粉红色。可以看到4周时,缺损区仅少量点状成骨,各实验组缺损区材料内部可见较密集的斑片状新生成骨。术后8周,对照组新生成骨较少,各实验组新生成骨由斑片状连接成长条状,部分跨越缺损区,新生成骨位于颅骨内侧面硬膜外层。术后12周,对照组缺损区可见部分条状新生成骨,各实验组材料内部和边缘皆有新骨形成,可观察到明显的骨小梁结构,尤其是G3组材料几乎完全降解,大部分被新生的自体骨结构所替代,尤其是靠近硬膜一侧,新生骨结构已与周围正常骨的结构相同。 总结与讨论 本部分研究采用大鼠颅骨临界骨缺损动物模型评价了不同溶剂配比的矿化胶原颅骨修复材料在体内的成骨性能。从影像学、组织学不同角度观察了材料诱导骨长入的过程,并进行了定量分析,筛选出成骨性能和力学强度达到最佳平衡的骨材料溶剂配比,既可以保证一定的力学强度,并且诱导成骨作用最好,为进一步颅骨修复材料的研发奠定了基础。 文献题目:《Tuning pore features of mineralized collagen/PCL scaffolds for cranial bone regeneration in a rat model》使用仪器:岛津5SMX-90CTPlus-1909第一作者:王硕原文链接:https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110186 声明 1、文章来源:Materials Science & Engineering C2、因篇幅有限,仅显示第一作者。3、本文不提供文献原文,如有需要请自行前往原文链接查看。4、所引用文献仅供读者研究和学习参考,不得用于其他营利性活动。
  • 通过高分辨成像质谱分析大鼠视网膜中氯喹的分布
    p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在药物研发过程中,候选化合物的体内药代动力学分析是非常关键的步骤。该分析不仅可以掌握其药效药理,还可以得到和毒性评价有关的信息。通常,使用放射性自显影技术(Autoradiography: ARG)和荧光色素标记细胞的方法进行分析。但是,使用ARG的方法成本高,而且一方面这些方法无法区别原药和代谢物,另一方面标记物质的行为可能与未标记物存在差异。因此,最近成像质谱分析法,不进行标记即可对候选化合物进行检测的方法备受瞩目。质谱成像法除了能够在无标记的情况下对各种物质的分布进行分析,还能够使用同一切片同时分析原药及其代谢物,有望在今后的药物研发领域得到应用,取得新的突破。本文介绍使用成像质谱显微镜iMScope iTRIO/i对氯喹给药后大鼠视网膜进行检测的示例。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/c4265e4a-c078-4017-93d2-68a9d4eafbd5.jpg" title="1.png" alt="1.png"//pp style="text-align: center "图1 氯喹的结构式/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "strong大鼠视网膜中氯喹的高空间分辨率成像/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在本次分析中,对给予抗疟剂药物氯喹的大鼠视网膜进行分析。图1为氯喹的结构式。使用氯喹标准品进行分析,对基质及测定模式进行优化,表1为组织切片的分析条件。使用成像质谱显微镜iMScope iTRIO/i进行高空间分辨率成像,发现在约10 μm厚的视网膜色素上皮周围有氯喹的分布(图2和图3)。在测定氯喹时,如果使用成像质谱分析法常用的MS模式,因受到生物体衍生杂质带来的离子抑制、干扰的影响,无法得到清晰的MS图像(此处数据省略)。在本次分析中,通过iMScopei TRIO/i的MS/MS模式进行测定,提高灵敏度,能够获得10 μm的高空间分辨率下的MS/MS图像。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b1a9ec68-3837-45b5-a422-9f98ed4422b0.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8fad9a5c-304b-4f86-b070-8ec12bb1a38d.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-align: center "图2 组织切片上的MS/MS质谱图/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/4ba84009-2ef8-4ef5-92af-f47ac86ebdb9.jpg" title="3.png" alt="3.png"//pp style="text-align: center "图3 光学图像和MS/MS质谱图像/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "strong大鼠眼球中氯喹的高速成像/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在药代动力学研究过程中,为了阐明药物分子在细胞及器官水平的特征分布区域,分别需要在高空间分辨率及中等空间分辨率获得药物分子的分布信息。本实验使用MS/MSspan style="text-indent: 2em "模式测定在中等分辨率(50 μm)下测定大鼠眼球整体的氯喹分布情况,分析条件如表2 所示。虽然使用了更大的激光直径,有可能带来存在噪音高、离子抑制等问题,iMScope /spani style="text-indent: 2em "TRIO /ispan style="text-indent: 2em "依然能够检测得到具有较高信噪比的氯喹特征碎片,并获得清晰的质谱图像。成像质谱实验的采集/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "速度取决于目标检测区域中所包含的点数。iMScope iTRIO/i能够独立更改激光直径及采集间隔等参数,从而能够轻松控制采集速度及图像尺寸,并且不会影响数据质量。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/12e37b19-cce0-4e12-a91f-8af4b67f0802.jpg" title="5.png" alt="5.png"//pp style="text-indent: 2em "strongspan style="text-align: justify text-indent: 2em "基质涂敷方式的比较/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在氯喹成像质谱分析中,比较了2 种不同的MALDI 基质涂敷方式。 图5 显示了由升华法获得的成像结果(基质升华方式的示意图如图6 所示)。基质升华由iMLayer 升华仪自动完成,而喷雾方式由手动完成。喷雾方式获得成像结果如图7 所示。对比两种方式的检测结果,升华法获得了更加清晰尖锐的氯喹分布图像,而喷雾的结果则看起来会有一些扩散,如图7 所示。前处理方式的优化依然取决于组织切片的特性以及所使用的基质类型。如示例中的结果,前处理步骤对最终成像结果的图像质量有显著的影响,不仅仅是切片制备的条件,基质涂敷的过程也很重要。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/3e80c956-c24a-4b4f-b277-ff7fa0b9a5ad.jpg" title="6.png" alt="6.png"//pp style="text-align: center "图6 基质升华方式示意图/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "strong在相同切片上进行MS 和MS/MS 成像分析/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "成像质谱分析中,在同样位置只能采集一次数据。但是,使用iMScope iTRIO/i 可以调整激光直径及采集间隔,因此可以在采集点之间留下未采集区域,从而实现更多次的成像分析。图8显示了使用激光直径为5μm,采集间隔为10μm时,在同一采集区域内进行4次成像分析的方式。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/7029ec9e-44bf-483d-a071-a1651cfc8ffb.jpg" title="7.png" alt="7.png"//pp style="text-align: center "图4 组织切片上氯喹的MS/MS产物离子质谱图,激光直径50μm/pp style="text-align: center"img style="" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b8099d01-93e1-49aa-9926-907aeab7a6d9.jpg" title="8.png"//pp style="text-align: center "图5 升华法获得的氯喹分布质谱图像/pp style="text-align: center"img style="" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/c8b163cf-961b-4c26-8d20-902c68beed0f.jpg" title="9.png"//pp style="text-align: center "图7 喷雾法获得的氯喹分布质谱图像/pp style="text-align: center"img style="" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/d51c038b-8e0c-4efa-8ecf-87c964a43b83.jpg" title="10.png"//pp style="text-align: center "图8 在同一测定区域进行1次MS分析及3次MS/MS分析的数据采集设置方式示例/ppbr//p
  • 《细胞》:科学家首次成功提取大鼠胚胎干细胞
    这将使科学家借助动物模型更方便地对人类顽疾进行研究  美国南加州大学一个科研小组12月24日宣布,他们首次成功地从大鼠胚胎中提取干细胞,这将使科学家借助动物模型更方便地对诸多人类顽疾进行研究。  英国科学家马丁埃文斯早在1981年就成功地从小鼠胚胎中提取出第一个小鼠胚胎干细胞。但大鼠胚胎干细胞的提取尚属首次。  研究负责人、华人科学家应其龙在新闻公报中说,这是干细胞研究领域的一项重大进展,“因为我们知道,与小鼠相比,大鼠在生物学的许多方面与人类更为相近”。应其龙认为,提取大鼠胚胎干细胞研究被证实可行之后,世界许多干细胞实验室的研究方向都将因此而改变。  此前,科研人员尝试提取大鼠胚胎干细胞都因为技术障碍宣告失败。此次,应其龙的科研小组采取了一种特殊的“信号阻断”方法,他们利用特殊的分子抑制大鼠胚胎中3个特定基因发出信号。正常情况下,这3个基因发出的信号是胚胎干细胞分化的“命令”。信号被阻断后,大鼠胚胎干细胞就能够“停下分化的脚步”,保持在原始胚胎阶段。  科研小组认为,能够提取大鼠胚胎干细胞,朝着今后科学家通过基因敲除技术人为地给大鼠胚胎剔除一个或多个基因、培养“定制”大鼠进行疾病研究又向前迈进了一步。  这一成果将发表在定于12月26日出版的《细胞》杂志上。
  • 时空分辨药物代谢组学——中枢神经系统新药研发的可视化利器
    中国医学科学院北京协和医学院药物研究所贺玖明研究员团队以封底文章在《药学学报》英文刊(APSB)2022年第8期(IF:14.903)发表了题为“A temporo-spatial pharmacometabolomics method to characterize pharmacokinetics and pharmacodynamics in the brain microregions by using ambient mass spectrometry imaging”的研究论文,建立了一种时空分辨的代谢组学方法(基于AFADESI-MSI的时空药物代谢组学),可全景式描绘脑中药物代谢和效应的时空特征,为中枢神经系统作用新药研发提供了一种有力的可视化工具和新的视角。  封底图 | 表征鼠脑中中枢神经药物的微区域药代动力学和药效学的时空代谢组学方法策略和工作流程  研究背景  中枢神经系统(CNS)具有复杂而脆弱的结构,在大脑的许多微区域之间具有高度的互连性和相互作用。大脑是人体复杂的器官,可以细分为许多微区域。脑中多种内源性功能代谢物在不同的微区分布不均匀。脑微区的代谢酶、受体、配体、蛋白和血流的功能差异也会导致药物的空间分布和疗效差异。大脑是中枢神经系统疾病的靶点,大多数中枢神经系统药品只有在进入大脑后才会发挥作用。因此了解药物及相关内源代谢物在大脑中的原位分布的信息对于评估药物疗效、毒理学和药代动力学具有重要意义。  目前研究大脑的常用功能性脑成像技术(包括组织化学标记、免疫荧光、MRI、PET、全身放射自显影等),仅提供脑组织结构的图像,不能在分子水平上进行分析,可监测的物质种类也有限。另一方面,脑内药物分析通常使用的基于组织匀浆或微透析采样的高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)技术获得的结果仅能反映采样微区的平均代谢水平,而缺乏分子在整个大脑中的空间分布的信息。质谱成像技术(MSI)不需要复杂的预处理和特殊的化学标记,具有高通量、高灵敏度和高分辨率的特点,可检测已知或未知小分子代谢物的定性、定量和空间分布信息。  本研究使用AFADESI-MSI空间代谢组学研究表征了临床中枢神经系统药物奥氮平(OLZ)和大鼠脑内内源性代谢物,并进行了给药期间的时空变化以及脑微区药物动力学和药效学研究,成功地展示了OLZ及其作用相关代谢物的时空特征,并为中枢神经系统药物作用的分子机制提供了新的见解。  研究思路  研究方法  1. 实验分组/研究材料:饲养一周的雄性 Sprague-Dawley 大鼠  (1) 实验组:4组(3只/组),口服OLZ溶液(50mg/mL)后 20 分钟、50 分钟、3 小时和 12 小时用高浓度乙醚。  (2) 对照组:1组,3只/组  2.技术路线  2.1. 鼠脑的微区划分:15个微区,包括尾状壳核(CP)、大脑皮质(CTX)、海马(HP)、下丘脑(HY)、丘脑(TH)、小脑皮质(CBC)、小脑髓质(CM)、髓质 (MD)、脑桥 (PN)、大脑导水管 (CA)、中脑 (MB)、穹窿 (FN)、梨状皮质 (PC)、嗅球 (OB) 和胼胝体 (CC)。  2.2 质谱成像:AFADESI-MSI分析(全扫描及MS2扫描)  2.3代谢物定性:人类代谢组数据库 (www.hmdb.ca)、Metlin、MassBank和LIPID MAPS  研究结果  1.通过AFADESI-MSI绘制大鼠大脑中的内源性代谢物和药物图谱  无论是正离子模式还是负离子模式,使用AFADESI-MSI空间代谢组学均可从治疗组和对照组脑组织切片中获得内源性代谢物信息。在100-500 Da的低质量范围内,可以检测到氨基酸、核苷、核苷酸、有机酸、脂肪酸等极性小分子代谢物和γ-氨基丁酸 (GABA)、肌酸、肉碱、乙酰肉碱和磷脂酰胆碱等神经递质类代谢物;在500-1000 Da的高质量范围内,可以检测到一些脂质,包括鞘磷脂(SM)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰胆碱(PC)、溶血磷脂酰胆碱(LysoPC)和磷脂酰肌醇 (PI) 等。原型药物 OLZ 及其代谢物 2-羟甲基 OLZ 在正离子模式下被检测,结果如图1C1和D1所示。这些结果表明,非靶向质谱成像的方法可以在一次实验中同时绘制外源性药物和内源性代谢物的图谱,并可以获得它们的空间分布特征和微区域丰度变化。  图1 | 使用 AFADESI-MSI 从脑组织切片获得的外源性药物和内源性代谢物的质谱成像结果  2.鼠脑中奥氮平(OLZ)及其代谢物的时空变化  OLZ是一种用治疗精神分裂症的药物,大脑是其主要靶器官。本实验为探究给药时间药物在大脑各功能微区的分布情况,分别在给药后20 min、50 min、3 h和12 h收集治疗组和对照组大鼠脑组织进行MSI分析。OLZ 及其代谢物 2-羟甲基 OLZ 的在鼠脑分布结果如图2A所示。  这些结果表明,OLZ 可以很容易地穿透脑血屏障,主要分散在脑室和脑实质组织中,但并不是均匀分布在大脑的所有微区域中。给药后20分钟发现OLZ主要分布在大脑皮质中。50分钟后,OLZ的水平显著增加。随着时间的推移,大脑中的药物信号迅速下降到成像检测限以下。同时作者发现,2-羟甲基OLZ主要分布在穹窿中,其在各个微区的分布格局与OLZ不同。  这些结果表明,OLZ药物的吸收、分布和代谢的速率在大脑的不同微区不同,表明微区对药代动力学有影响。它还证明了所提出的基于AFADESI-MSI 的时空药物代谢组学方法能够同时说明药物及其代谢物在大脑复杂微区域中的水平和空间分布的变化。  图2 | 脑微区OLZ和其代谢产物2-羟甲基OLZ的时空变化  3.OLZ 对神经递质类代谢物的的微区调控  OLZ药物治疗精神分裂的作用机制是阻断多巴胺 D2 受体或血清素 2A 受体调节神经递质类代谢物(NTs)。然而OLZ的微区效应和分子作用机制仍不清楚。因此作者分析了与OLZ生理活动密切相关的NTs的时空变化,包括GABA、Glu、谷氨酰胺 (Gln) 和腺苷。NTs的AUC变化率如图3B1-B7所示。  GABA(γ-氨基丁酸)是中枢神经中的一种神经递质,可抑制神经中枢。空间代谢组检测结果显示GABA(m/z 104.0706)主要分布在下丘脑中,药物干预后下丘脑的 GABA 受到轻微调节。但同时在梨状皮质和嗅球中观察到药物干预后GABA显著上调。Glu 是中枢神经中的一种主要神经递质,对神经细胞具有兴奋作用。在药物干预后,Glu及其代谢物Gln的时空动态模式在脑部微区中呈现出相对一致的变化趋势。腺苷广泛分布在中枢神经系统中,是大脑中的一种兴奋性和抑制性神经递质,并在脑中不均匀分布。并且在给药3小时后海马和下丘脑中的高水平腺苷显著增加,表明当药物积累时腺苷的上调会更加明显。组胺、乙酰胆碱(Ach)、牛磺酸等神经递质类物质都有各自特征的微区分布,以及在给药后具有上调的趋势。  上述神经递质类物质的靶向成像分析结果表明,该方法可以检测到与中枢神经药物作用机制相关的大量原型药物及其代谢物和内源性代谢物的空间分布和变化。这对于阐明中枢神经系统药物的作用机制和了解精神分裂症及相关疾病具有重要意义。   图3 | 药物对脑内NTs分布和AUC变化率的影响  4. OLZ 药物干预的微区代谢调控  组织和器官的内源性代谢变化可以反映药物刺激的效果。为探索药物干预后的微区代谢效应,通过药物代谢组学测试研究了内源性代谢物的分子谱及其动态变化的分布信息。分别在OLZ和生理盐水给药后 50分钟采集每组治疗和对照大鼠的三个脑组织样本进行微区域分析。  OPLS-DA结果表明,基于正离子模式和负离子模式下脑微区的定量分析,对照组和治疗组分别明显分开。总共筛选和鉴定了 90 种差异内源性代谢物,作为药物作用相关效应物,它们在大脑微区域中发挥了巨大作用。其中81种被MS2鉴定,9 种被同位素模式鉴定。差异代谢物包含了很多种类型的代谢物,包括氨基酸、脂肪酸、甘油磷脂、有机酸、多胺和酰基肉碱。  经过分析确定了治疗组和对照组之间显著差异的七种代谢途径,包括丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、甘油磷脂代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、精氨酸生物合成、嘌呤代谢和柠檬酸循环(TCA循环)。下面对影响较大的丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和甘油磷脂代谢的异常代谢途径进行重点分析。  图4 | 对照组和治疗组中鉴定的差异代谢物的层次聚类分析 (HCA)  4.1 丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢紊乱  异常的Glu-Gln循环在精神分裂症的病理生理过程中起重要作用。丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径代谢物在老鼠脑的时空分布如图5所示。柠檬酸在大脑大部分微区分布均匀;与对照组相比,表达显著提高,结果提示药物干预加速了TCA循环的代谢,为机体提供了更多能量。Glu也均匀分布在各个微区,药物干预后呈下调趋势。它的代谢物Gln 和 GABA,主要在下丘脑和的多个微区中上调。  根据通路分析和代谢谷氨酸脱羧酶(GAD)酶反应,推测OLZ直接激活GAD促进GABA合成。GABA可增加糖酵解中己糖激酶的活性,从而加速葡萄糖的代谢。空间分布结果表明葡萄糖分布在大脑的所有微区,但给药后主要分布在梨状皮质和嗅球中,给药后20分钟血糖水平显著升高。  图5 | 丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径代谢物的时空分布  4.2.甘油磷脂代谢途径的紊乱  甘油磷脂有助于控制肝脏脂质代谢,促进记忆力,增强免疫力,延缓衰老。甘油磷脂代谢途径代谢物的时空分布如图6。这项研究的结果表明,在给药后,大多数脂质在大多数微区域中显示出上调。OLZ在临床应用中具有代谢副作用,如体重增加、血脂异常、高甘油三酯血症和胰岛素抵抗。实验结果证明,脂质代谢的上调可能导致OLZ治疗期间的副作用。  图6 | 甘油磷脂代谢途径代谢物的时空分布  相关讨论  作者开发的时空药物代谢组学方法,使用质谱成像技术MSI来表征大脑中枢神经药物的药代动力学和药效学。结果表明,该方法可有效识别与药物作用相关的内源性分子效应物。评估OLZ药物对脑组织的微区域效应,并证明其穿过血脑屏障后的微区域药代动力学和药效学方面的有效性。该方法清楚地展示了原型药物及其代谢物 2-羟甲基OLZ在大鼠大脑不同微区的药代动力学。也在脑部微区现一些神经递质类物质和其它小分子极性代谢物,并显示出与药物干预相关的多种代谢途径。发现天冬氨酸、谷氨酸和甘油磷脂代谢途径的调节可能与 OLZ 临床使用观察到的治疗和不良反应有关,为了解其作用的分子机制提供了关键信息。  小鹿  与基于LC-MS的常规药物代谢组学分析手段相比,基于AFADESI-MSI的时空药物代谢组学技术具有同时检测内源性和外源性物质的静态水平变化,并提供大脑不同微区的动态时间依赖性趋势和空间分布信息的优势,能够非常准确地呈现原位和微区域分子变化规律。在此基础上将药代动力学和药效学与代谢途径相关联,有利于获得关键信息,从而更深入地了解药物作用的分子机制。基于AFADESI-MSI 的时空药物代谢组学技术不仅是阐述中枢神经系统药物的原位药代动力学和药效学全面有效的工具,也可为脑组织内源性代谢物的变化以及其它动物组织的原位代谢研究提供重要信息。  该研究工作,药物所2017级硕士研究生刘丹为作者,贺玖明研究员为独立通讯作者。工作得到国家自然科学基金和医科院创新工程项目的资金资助。
  • 骆清铭团队获取大鼠全脑高分辨数据集在欧盟脑计划平台发布
    由华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)骆清铭教授、龚辉教授研究团队获取的一套大鼠全脑高分辨数据集,近期发布在欧盟人脑计划(Human Brain Project, HBP)的神经信息平台(Neuroinformatics Platform, NIP)上。这标志着该团队建立的“鼠脑最精细脑图谱基础数据库”为欧盟人脑计划正式采用。  此次发布在HBP-NIP上的数据集由该研究团队独立完成,样本为Golgi-Cox法染色的Sprague Dawley大鼠全脑,用显微光学切片断层成像(MOST)系统获取了全脑图像,成像分辨率为 0.35μ m×0.35μ m×1μ m,共包含16216层矢状原始切面。该数据集也同时在全脑网络可视化(Visible Brain-wide Networks, VBN)网站进行了共享,访问地址为 https://vbn.org.cn/2D/id3.html。  HBP是2013年经欧盟委员会批准发起的旗舰级拨款项目,汇集了欧洲神经科学领域的众多科研团队与神经科学前沿研究课题,有超过120个参与机构和10亿欧元的项目资金。神经信息平台是HBP的重要组成部分,用于神经科学数据的发布与检索,近期发布的是神经信息平台的第一个公开版本,可直接通过 https://nip.humanbrainproject.eu 访问。HBP还同时发布了脑模拟平台、高性能计算平台、医学信息平台、神经形态计算平台和神经机器人平台,可通过 https://collab.humanbrainproject.eu 注册、登录和使用。
  • “大数据中药规格等级鉴定仪器”项目通过质检总局验收
    p  2017年8月19日,受国家质检总局科技司委托,安徽省质量技术监督局组织安徽省食品药品检验研究所、亳州职业技术学院、亳州市食品药品检验中心、亳州市中药材进出口检验中心、安徽皖瑞会计师事务所等单位有关专家,对国家中药材监督检验中心承担的国家质量监督检验检疫总局科技计划项目“大数据中药规格等级鉴定仪器的研制”(项目编号:2015QK104)进行验收。/pp  专家组现场观摩了项目成果演示,听取了项目组的项目执行情况汇报,审阅了相关验收资料。经质询和讨论,一致认为该项目成功研制了中药饮片规格等级鉴定仪器的样机及其软件处理系统 取得实用新型专利一项(一种中药材或饮片等级鉴定系统ZL201520716589.5) 发表相关研究论文2篇 提交的验收材料齐全,经费支出合理。项目完成了计划任务书的各项考核指标,符合验收要求。该项目顺利通过验收。省局科技处陶金旺充分肯定了国家中药材监督检验中以周建理教授为中心的科研队伍在中药材规格等级标准制定、并在中药饮片检测领域引入大数据和人工智能等高科技元素,鼓励国家中药材监督检验中心科研项目组继续发扬团队精神和科研精神,在标准制定和检测技术方面再创佳绩。/p
  • 大数据解码人类基因,精准医疗不再遥远!
    很多人都思考过这样一个问题:假如生命只剩下三天,应该怎样去过?  从生命价值角度考虑,这只是一种“假设” 但从生命本身来看,我们之所以这样假设,是因为人类对自己的生命充满了未知,谁都无法预测自己的生、老、病、死。而在信息技术推动下,人类基因其实可以告诉我们很多关乎生命的秘密。  从生命诞生的那天开始,每个人都有自己的基因,如果我们对这些潜在的基因数据进行分析,就能够精准的诊断出病源,比如:有人是癌症潜在患者,还有人是心、脑血管疾病易发人群。。。需要明确的是,知道这个结果并不重要,重要的是我们如何解决很多不确定性问题,说服患者接受这个结果,让其更好地去生活和工作,提高生命质量。  在欧美一些国家,个人基因组检测已非常流行。从一个人的出生到死亡,每一个过程的基因变化都很大,医疗机构通过追踪整个过程的基因数据,可以对人们进行健康指导或者用药指导,从而降低患病风险,也就是我们常说的“精准医疗”、“个性化医疗”等概念。在中国,个人基因组检测的普及程度还不够高 但未来,在信息技术的推动下,生命科学必然会成为新的爆发点,尤其是医疗大数据,将带来不可估量的价值。  为什么大数据会成为医疗行业关注热点?  “医学大数据的特点与其他领域一样,也是大、多、快。不同的是,医学大数据的‘大’要体现出‘全’,即全样本、全流程,全生命周期 多,是指‘内容多元、数据多态’ 快,则是要具备较高水平的采集、存储、处理能力,更强调在线、时效性,并且在运用方面还要具备非常强的关联分析能力。” 上海儿童医院院长于广军,分析了医疗大数据的复杂性。  在上海儿童医院,医疗大数据平台正在成为其重点构建对象,而上海儿童医院院长于广军本人就是“跨界操刀员”。去年12月,上海儿童医院成立了上海市转化医学协同创新中心分中心,主要做生物信息和大数据的处理平台。于广军还有另外一个身份,是国家卫生信息共享工程技术研究中心副主任。  那么,上海儿童医院为什么要关注大数据?肯定不是为了大数据而大数据,而是因为医院本身就是大数据的发源地!  首先,EMR电子病历系统的发展,不仅取代了传统纸质病历,更产生了大量和医疗相关的检查、化验数据,尤其是类似于医学影像这种非结构化信息,必须有效管理。其次,RHIO区域健康信息组织也让医院从单个机构发展到公共卫生、区域卫生信息化的更高层次,这其中也会产生大量的医疗数据。其三,omics组学时代的到来也进一步推动了大数据的发展。Omics组学不仅包括基因组学(Genomics),还有蛋白组学(Proteinomics),代谢组学(Metabolomics),转录组学(transcriptomics),脂类组学(lipidomics), 免疫组学(Immunomics),糖组学(glycomics )和 RNA组学(RNomics)学等,这些数据对医学研究将带来重大变革。  正是基于这些大数据,精准医疗才会成为可能。如果说我们之前的研究是基于医学问题、科学问题 而大数据时代,我们要关注基于数据驱动的研究。当然,大数据也涉及很多技术难点,包括机器学习、认知计算等,都要努力去跨域。为了实现精准医疗目标,我们需要进行全基因关联分析,这就需要临床决策支持系统必须给力,基于大量的临床数据建立个性化的治疗,要做特征值挖掘与高相似性的匹配。  上海儿童医院在2006年开始就在建设国内第一个大型跨医院的区域信息中心,该中心覆盖了38家三级医院,18个行政区,600多所公立医疗机构,诊疗事件累计2.1亿。基于这个平台,上海儿童医院可以开展大规模的数据研究,可以构建资源中心,同时要创建相应的知识库,做相应的服务系统研发。上海儿童医院还承担了科技部863计划,主攻是区域医疗、健康分析和应用系统的部分。比如,环境、气候与儿童就医是怎样一种关系。其实,儿童看病难不只是和医院的儿科医生短缺有关,和外部环境也有直接关系,季节更替会让很多儿童易患过敏性疾病、感染性疾病等,大数据会提供非常好的预测模型。  我们如何看待生命科学领域的未来?  毫无疑问,精准医疗一定是生命科学领域的未来。无论是产业界、医疗界、信息技术界,每个人都对这样的未来充满期盼。作为生命科学领域信息技术的提供者和创新者,英特尔一直在精耕细作,并在实践中不断突破。  2016年6月,英特尔携手合作伙伴推出了“英特尔精准医疗伙伴计划(Intel BioIT Partners)”,共同推进计算技术在生命科学和医疗领域的创新和应用。同时,英特尔公司与上海交通大学、上海市儿童医院,香港大学,北京诺禾致源生物信息科技有限公司,以及北京荣之联科技股份有限公司签署战略合作备忘录,合力推动精准诊断、疾病预防等创新服务的落地和实践。  “我们正在建设属于中国人自己的数据库 未来,我们可以不依赖美国或者欧洲人的数据库” 作为英特尔精准医疗伙伴之一,香港大学教授林德华,非常看好精准医疗未来发展前景。  香港大学与诺禾致源、英特尔等企业在生命科学研究领域已成为深度战略合作伙伴。香港大学的索引技术可以用在生物医学上,来处理序列数据。未来三家将创建一个联合实验室,对生态数据分析以及生物研究型数据进行深度研究。  作为行业创新和转型的引领者,英特尔致力于联合合作伙伴构建和完善精准医疗生态系统,以加速创新模式的落地。在今年4月深圳举办的英特尔信息技术峰会上,英特尔宣布基于阿里云平台部署的华大基因BGI Online实现全平台打通,并发布了针对英特尔至强E5处理器进行了优化的BGI Online基因计算一体机,帮助医疗机构更加高效、快捷的分析病患的基因数据。此次活动上,英特尔联合上海交通大学、上海市儿童医院签署战略合作备忘录,合作开发并培育“儿童健康协作云”(Collaborative Children’s Health Cloud, CCHC)平台,部署基于英特尔架构的浪潮基因组一体机及英特尔领导开发的研究工具。  英特尔公司生命科学事业部总经理Ketan Paranjape认为,在2020年实现24小时之内完成包括基因序列检测、数据分析、疾病诊断,以及制定个性化治疗方案在内的精准医疗的主要过程,并进而让精准医疗早日惠及大众,这是英特尔在精准医疗领域持续努力的方向。“为了促成这一愿景的实现,英特尔期待通过领先的云到端技术创新优势、丰富的产业协作经验和用户支持策略,加速生物信息技术与云计算、数据分析等先进信息技术的融合,并支持产业伙伴进行解决方案创新”,Ketan表示。  从大数据到海量数据,再到精准医疗 从计算到存储,再到医疗数据传输、医疗数据协同,信息技术和生命科学的结合已越来越紧密。相信,未来五到十年内,人类在很多不能跨越的领域会有新的突破,比如:癌症、心血管等疾病等,信息技术会帮助医疗行业突破挑战,给人类健康带来新的福音。
  • 基于质谱成像的大鼠肾上腺组织中衍生化皮质酮的分析
    p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "摘 要:/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "质谱成像(IMS)需要应用到特殊的样品前处理方法,从而使目标化合物的可视化分析具有高灵敏度和高分辨率。在分析类固醇激素时,基质辅助激光解吸离子化的效率往往较低。此外,类固醇激素也不能用现有的IMS 前处理方法进行分析。本报告描述了一种组织衍生化方法,借助iMScope iTRIO/i 质谱显微镜实现皮质酮的可视化和高灵敏度、高分辨率的IMS 分析。另外,我们还介绍了一种通过离子阱三级质谱鉴定皮质酮结构异构体的技术。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "1.研究背景/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "质谱成像(IMS)包括直接对组织表面进行质谱分析以检测被成像的目标物质。IMS 是一种分子成像方法,可以显示成像目标物的位置、类型和数量,且无需进行靶向标记。现有的IMS 样品前处理方法主要是将基质溶液喷涂于组织表面,形成直接诱导电离的基质-晶体层。然而,尽管我们已经知道这种方法有助于并在组织表面大量存在的极性的磷脂的可视化分析,但是对于非磷脂分子的可视化却没什么效果。因此,一些研究者认为IMS 技术只能对磷脂进行可视化分析。然而,IMS 其实同样可用于检测与现有的高灵敏度质谱方法相同的那些目标分子,前提是采用适当的样品前处理方法。实现这种可视化的技术包括两步法基质涂敷和组织衍生化方法。我们描述了一种IMS 分析方法,使用这两种技术成功实现大鼠肾上腺组织上的皮质酮的可视化分析。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "1.1 两步法基质涂敷/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "非常精细的基质晶体可以提高基质辅助激光解吸电离(MALDI)得到的谱图的信噪比(S/N)。因此,在组织表面形成非常精细的基质晶体不仅有助于提高IMS 的S/N,同时也有助于提高成像结果的空间分辨率。然而,IMS 分析的组织样品在测试前通常不清洗,其表面包含大量的盐和污染物。在这种类型的表面上涂敷基质会导致形成的基质晶体聚集,从而在某些区域形成非常薄的基质层。晶体层的这种不均匀性影响了图像的成像质量,使所获得的成像数据十分难以解释,因为目标分子浓度的变化可能仅仅是由于晶体层的不均匀性造成的。为了改善这种情况,我们开发了两步法基质涂敷技术(以下称为两步法)(图1)。两步法的第一步是使用iMLayer 系/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "统对基质晶体进行升华,第二步是用基质溶液进行喷涂。使用iMLayer 进行升华会在组织表面产生非常精细的基质晶体。而第二步在基质溶液的喷涂过程中,组织表面的这些细小晶体可以作为基质晶体生长的核心进行外源生长。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/854041eb-dace-41db-92d1-f351db385434.jpg" title="1.png" alt="1.png"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "图 1. 两步法基质涂敷的操作流程/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "用扫描电子显微镜捕获图像如图2 所示,我们比较了两步法和传统的直接喷涂法得到的基质晶体的形态。这两幅图像都以相同的放大倍数显示,两步成像法(图2a)得到的晶体比喷雾法(图2b)得到的晶体要精细得多,间距也更密。众所周知,这种非常精细和间距致密的晶体层的形成会使目标分子(包括药物和生物代谢物等化合物)的质谱峰强度增加数十倍sup[1,2]/sup。进行高分辨IMS 分析也需要这样精细的晶体层。当我们想实现高分辨分析(间距≤20μm)时,通过喷涂法会在组织表面形成非常大的基质晶体,这将导致成像结果会直接受这些基质晶体形状的影响和改变sup[3]/sup。基于上述情况,两步法被认为是获得高灵敏度、高分辨率结果的一种必不可少的前处理方法。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e2775274-1fb4-47bd-b926-b5f288e97d45.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "图2 基质晶体的扫描电镜图/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "(a) 两步升华法 (b) 喷雾法/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "1.2 组织衍生化处理/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "衍生化是一种进一步提高灵敏度的前处理方法,近年来备受关注。在进行液相色谱测试时,在溶液中衍生化可提高其检测灵敏度sup[4]/sup。在组织切片制备后,将相同的衍生化试剂喷洒在样品上,也可提高IMS 的灵敏度。这种处理方法甚至可以使以前无法检测的分子被检测出来。在本报告中,我们选择一种有效的类固醇检测衍生化试剂吉拉德试剂T 作为衍生化试剂[5],皮质酮([M+H]+: 347.22)与吉拉德试剂T 在室温下快速反应,然后形成衍生化皮质酮([M]+: 460.31)作为检测目标物(图3)。由于三甲胺基团的加入,衍生化的皮质酮表现出更高的离子化效率。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/39921082-faaa-4eae-9f8b-42a3a181427a.jpg" title="3.png" alt="3.png"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "图3. 使用吉拉德试剂T 对皮质酮进行衍生/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "2.实验方法/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "衍生化试剂:吉拉德试剂T (购于Sigma-Aldrich),浓度10mg /mL,以20%醋酸水溶液制备。样本组织:将冷冻的大鼠肾上腺切片置于ITO 载玻片上(Matsunami Glass 100Ω,span style="text-indent: 2em "无镁铝硅酸盐涂层)。基质溶液:α-氰基-4-羟基肉桂酸(α-CHCA,纯度≥98%,购于Sigma-Aldrich),浓度10mg /mL,以30%的乙腈、10%的异丙醇和0.1%的甲酸混合物作为溶剂进行配制。显微镜图像采集:在样品预处理前,用iMScope iTRIO/i 显微镜采集样品的光学图像。衍生化试剂喷涂:使用喷笔(GSICreos Procon BOY)将衍生化试剂喷涂于组织表面。喷涂量大约为60μL /组织切片。在喷涂过程中,在确认表面略有湿润的情况下,我们需要对组织表面反复干燥,当衍生化试剂喷涂完成后,样品在室温下放置90 分钟。基质涂敷:衍生化反应完成后,使用α-CHCA 在250℃条件下升华3分钟,以在组织表面形成一层基质薄膜,然后用喷笔将基质溶液喷到组织表面,喷涂量为100μL /组织切片,喷涂方法与衍生化试剂相同,但是衍生化试剂和基质需要采用独立喷笔。IMS 分析:使用iMScope iTRIO /i质谱显微镜。IMS 激光光斑直径选择d = 2 即像素大小约为25μm,d = 1 即像素大小10μm。所有IMS 采用二级质谱进行分析。对每个激光光斑直径对应的激光强度和碰撞能量进行优化,以保证产物离子质谱峰强度最大化。通过对溶液中衍生化的皮质酮标准品的分析,确定最佳实验条件。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-indent: 2em "/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f53f3658-d8f1-4846-8eb4-c69f65645f43.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-indent: 2em "/spanbr//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "图4 MS/MS 质谱图的比较。(a) 非衍生皮质酮(前体离子: m/z347.22) (b) 衍生后皮质酮(前体离子: m/z 460.31) 上图:标准物质 下图: 肾上腺组织上的皮质酮/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "3 实验结果/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "3.1 标准品与组织样品的皮质酮产物离子谱图/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "比较皮质酮标准品和组织样品的产物离子质谱图如图4 所示。图4a 显示了未衍生化皮质酮的产物离子谱图。标准品谱图通过测试在ITO 玻璃上滴加10 mg/mL 皮质酮标准品获得。质谱图显示了皮质酮的分子离子峰m/z 347.22,以m/z 347.22 为前体离子,其主要产物离子为m/z329.21。该产物离子是皮质酮脱水产生的。对肾上腺组织进行同样的分析,得到的谱图皮质酮信号。这一结果表明,在未进行衍生化的情况下,无法对皮质酮进行有效成像。图4b 展示了使用衍生化皮质酮进行相同分析的结果。衍生化皮质酮的质谱信号为m/z 460.31,可以将之理解为[M]+。选择m/z 460.31 作为前体离子进行二级质谱分析,得到碎片离子m/z 401.24,如图4b 所示,由三甲胺基团发生中性丢失产生。对组织样品进行分析获得高信噪比的产物离子质谱图,与标准品的谱图完全一致。这些结果表明,组织衍生化是检测皮质酮的有效方法。除了在衍生化皮质酮分析中检测到的m/z 401.24 处的质谱峰外,另一个主要峰值出现在m/z 373.25 处,为丢失-CO 基团的皮质酮。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "3.2 肾上腺组织中皮质酮的成像/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "根据上述实验条件,我们对大鼠肾上腺组织进行衍生化,获得其质谱成像数据。大鼠肾上腺组织的二级质谱成像结果(前体离子m/z 460.31,产物离子m/z 401.24)如图5 所示。肾上腺为分层结构,包括(由内而外)髓质、网状带、束状带、肾小球带和被膜。使用专为iMScope 设计的成像质谱分析软件,将二级质谱成像结果与光学图像相叠加,显示皮质酮在束状带内积累。对包含髓质、网状带和束状带的区域进行高空间分辨率检测,发现髓质中含有少量皮质酮,皮质酮主要在位于分析区域的最外层的束状带中积累。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/84c3d869-d851-4978-b790-2bed2cd4f5f3.jpg" title="5.png" alt="5.png"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "图5 肾上腺组织的MS/MS 成像结果(m/z 460.31,m/z 401.24)/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "上图, 标尺: 400μm, 像素大小: 25μm/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "下图: 标尺: 100μm, 像素大小: 10μm/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "3.4 在生物组织中应用多级质谱分析/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "除使用大气压MALDI 源实现高分辨IMS 分析外,iMScope iTRIO/i 还可以被用于多级质谱分析。 双羟孕酮(图6b)是类固醇激素皮质酮的结构异构体。能否对结构异构体进行有效区分对于实现皮质酮分布的精确成像十分重要。使用目前的衍生化法,双羟孕酮的二级质谱也为丢失三甲胺产生的碎片,因此现有的方法无法区分皮质酮的不同结构异构体。但是,iMScope iTRIO/i 可以利用离子阱进行三级质谱分析,从而可以间接确定出成像结果中是否存在结构异构体产生,这也是通过对标准品和组织样品的三级质谱分析比较,所获得的结果。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "然而,常规前处理可能无法产生足够强度的质谱峰来进行组织上的三级质谱分析。在本实验中,我们将两步法基质涂敷和组织衍生化方法相结合,成功地进行了组织上的三级质谱分析,获得了足够强度的三级质谱信号。图7 是由二级碎片离子m/z 401.24 得到的三级质谱结果。虽然质谱图中相对噪音较高,但组织样品上的三级质谱图依然具有较高的信噪比,与标准品获得的主要三级碎片一致(图7 底部)。基于这些发现,图5 所示的IMS结果能够比较准确地展示皮质酮的分布。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "4 结论/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "本报告介绍了利用两步法基质涂敷和组织衍生化技术的IMS 靶向物质可视化分析技术。我们通过样品前处理方法的发展以及应用仪器的技术创新,实现了IMS 分析灵敏度的提高。我们相信,随着IMS 应用范围的扩大,对更加适合的样品前处理方法的需求也会增加,未来我们将开发多种如此文中所介绍的方法,从而更加深入地挖掘IMS 技术的巨大应用潜力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "【参考文献】/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "[1] Shimma S, Takashima Y, Hashimoto J, Yonemori K, Tamura K, Hamada A. Alternative two-step matrix/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "application method for imaging mass spectrometry to avoid tissue shrinkage and improve ionization ef.ciency.span style="text-indent: 2em "J Mass Spectrom. 48, 1285–90, 2013./span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "[2] Shimma S. Characterizations of Two-step Matrix Application Procedures for Imaging Mass Spectrometry.span style="text-indent: 2em "Mass Spectrum. Lett. 6: 21–25, 2015./span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "[3] Taira S, Sugiura Y , Moritake S, Shimma S, Ichiyanagi Y , Setou M. Nanoparticle-assisted laser/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "desorption/ionization based mass imaging with cellular resolution. Anal. Chem. 88: 4761–6, 2008./pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "[4] Higashi T, Yamauchi A, Shimada K. 2-Hydrazino-1-methylpyridine: a highly sensitive derivatization r/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "eagent for oxoster oids in liquid chromatography–electrospray ionization-mass spectr ometry. J. Chromatogr. Bspan style="text-indent: 2em "2: 214–222, 2005./span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "[5] Cobice DF, Mackay CL, Goodwin RA, McBride A, Langridge-Smith PR, Webster SP, Walker BR, Andr ew/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "R. Mass Spectr ometry Imaging for Dissecting Steroid Intracrinology within Target Tissues. Anal. Chem., 85,span style="text-indent: 2em "11576–11584. 2013./span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-indent: 2em "/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bc3e121f-5fd4-4c49-a17c-c362290f17d2.jpg" title="6.png" alt="6.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-indent: 2em "/spanbr//ppbr//p
  • 丁雷: 让红外“大树”愈发根深叶茂生机勃勃
    红外科技在事关人民生命安全的气象灾害监测、空间安全以及红外天文观测等领域具有核心作用,是国家重要的战略技术之一。上海技物所自上世纪60年代起扎根红外光电,伴随着国家战略而发展,逐步成长为领域内苍翠挺拔的一棵“大树”,多项科技成果实现了对标国际领跑水平的重大突破。在国家重大工程牵引下锻炼并造就的研究所全创新链协同攻关能力,是滋养大树根深叶茂之本。这亦支撑着研究所始终紧盯“国家事”,自主发展、迭代创新,持续拓展红外科学与技术的应用领域。要实现从以任务带学科的发展模式,到以高水平技术体系推动高质量发展的转变,上海技物所不仅要持之以恒坚守定位,更需要不断适应新形势、新要求勇于改革、善于创新。一是强基础、提后劲,深根而固柢。以重点实验室体系重组为契机,瞄准国防安全、航天强国、气候变化全球治理、“美丽中国”绿色发展、“双碳战略”等国家需求中,制约核心能力提升的基础问题,我们调整基础研究学科布局,部署了以气象卫星对地观测技术为代表的“极限红外探测新体制”和“红外辐射精密测量”学科方向:聚焦辐射、光谱、偏振和时效等维度研究,提升探测极限能力以引领天基红外探测的发展;在天基光电溯源技术研究方向着力为全球高时效红外精细化探测提供核心手段,形成国际独有的原创体系。同时布局“对称破缺诱导非线性红外光电转换”等包干制人才专项,鼓励优秀青年基础研究人才潜心致研。努力建设国际前三红外科学与技术重点实验室,使得国家使命驱动下的红外物理前沿到光电系统实现创新深度融合,将释放源源不断的创新动力滋养“大树”,使其持续焕发蓬勃生机。二是强布局、重引领,枝繁且叶茂。“国家事”的时代性要求积极承担国家任务不仅要有预见性和继承性,更要有自主可控、自强自立的创新性。我们要在更前瞻的技术储备和载荷研发上开展体系性的系统布局:围绕太空安全、国土安全以及装备应用需求,部署关键技术攻关,策划红外与光电系统先行一步的技术发展;面向航天红外装备应用,努力提升焦平面探测器技术水平,探索红外探测器前沿研究,蓄力突破高精度、高灵敏、甚长波、多维探测器等关键技术;围绕下一代高精度、多维遥感信息获取、国土资源与环境保护等行业应用,布局天基高精度温室气体监测技术、大气辐射超光谱探测仪技术以及高光谱探测、偏振探测和辐射探测技术等,在体系性和完备性上先行一步。三是强管理、练内功,潜心以致研。研究所在重大任务攻关中形成并演进的矩阵式科研管理模式,实现了强统筹下的高效管理。面对新形势,更要发挥管理优势,使得各类资源投入对科研发展呈现正效应,推动研究所向内涵式高质量发展模式转变。通过部署“面向红外芯片的光谱与界面功能关系研究的多尺度表征系统”国家重大科研仪器研制项目,为高端红外芯片研究和核心技术应用提供创新源动力。我们加大了研究所自主部署项目力度,同步扩大“包干制”覆盖范围;围绕技术创新链,设立青年PI课题组群,实现分聚联动;以使命和问题为导向,持续完善研究所的基础研究、关键技术攻关、系统工程等各类人员的考核与绩效管理。推进研究所改革所做的努力和尝试,都在源源不断显现正效应,使红外学科的发展充满了突破的潜能。在自主创新大有可为的时代召唤下,红外科技正加速释放创新魅力,必将更加大有作为。(作者系中国科学院上海技术物理研究所所长)
  • 启动大数据收集系统 南京监测尾气污染出新招
    江苏省南京市建立起一套机动车尾气排放的大数据收集和整理系统,利用全市518个遥测天线,通过专门的软件对采集到的数据进行统计分析。一张张直观的色彩渲染图,一个个精细的尾气排放数据,使得环保和交通部门可以一目了然地掌握道路污染情况,让机动车尾气排放管理和治污决策有了科学依据。目前,这套系统已投入应用中,取得了很好的效果。  南京在机动车上安装&ldquo 环保信息卡&rdquo 。市机动车排气污染监督管理中心技术科科长孟磊介绍,环保信息卡大小如信用卡,安装在每辆车的前挡风玻璃上,里面储存着车辆的各种信息,如车牌号、发动机排量、排放标准、有无违章、黄标车还是绿标车等等,每次经过监控装置时,环保信息卡发射出的信息,会被安装在监控装置上的天线自动接收。南京市机动车污染联防联控电子执法平台上面显示了经过环保监控天线的各种车辆的信息:10月30日,龙蟠中路长乐路以北东侧监控点,共有2213辆车通过。在这些车中,绿标车占76.9%,黄标车占0.2%,无标车占2.3% 排放等级中,国Ⅳ标准的排放车辆占61.9%,国Ⅲ的占24.4%,国Ⅱ的占11.6%。鼠标一点,可以看到每辆车的具体环保信息。  据介绍,目前南京全市共有167万辆机动车,其中140万辆汽车安装了这种环保信息卡。&ldquo 这些智能卡采用的是射频识别技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。&rdquo 这些卡片就像汽车的信息终端,每辆汽车在经过监控点时,自动向天线发射汽车的信息,这样就可以了解到每台汽车的尾气排放情况。安装在全市道路的500个智能卡基站,通过感应经过车辆的智能卡信息,将每辆车的尾气排放数据传输到智能交通公司后台大数据分析中心。利用这个物联网系统,全市每天乃至全年所有路段的尾气排放量都可以精确计算出来。
  • 农残检测玩转大数据 两院士科普农药“电子身份证”
    “信息时代,农药残留检测面临着三大挑战——检测如何实现电子化、大数据报告生成如何实现自动化、农药残留风险溯源如何实现视频化。”  在日前召开的“第十三届中国食品科学技术年会”上,中国工程院院士、中国检验检疫科学研究院首席科学家庞国芳与中国工程院院士、广东省微生物研究所所长吴清平分析了目前我国食品安全检测面临的形势,并分别为如何有效检测果蔬农药残留和食源微生物“支招”。  信息化重塑检测手段  “农药残留定性鉴定的实物标准可用电子标准取代,实现农药残留检测电子化。利用非靶向农药残留高通量高分辨质谱技术,我们可以对150多种水果和蔬菜、1200种常用农药进行快速侦测。‘为符合一项标准,需购买400~500个农药标准品’的情况将一去不复返了。”庞国芳说。  农药残留检测电子化实施后,每一种农药都有自身独有的“电子身份证”,这个身份证包含了农药的保留时间、一级加和离子精确质量、同位素分布、同位素丰度和二级碎片(4~5)精确质量数及谱图。  检测的电子化取消了标准品做参比,改用电子标准定性鉴定,具有节省资源、减少污染、提高分析速度并且清洁高效等优势。  除此之外,科研人员还开发了农药残留质谱自动匹配定性鉴定软件。只要将软件植入仪器中就可以直接进行检测,通过将检测结果与农药质谱库比对,便可显示农药残留情况,实现了农药残留检测的高速度(半小时)、高通量(500种以上)、高精度(0.0001质荷比)、高可靠性(10个确正点以上)、高度信息化和自动化。  “以山东为例,未检出农药残留食品298例,占23.8% 有农药残留但未超标893例,占71.3% 有农药残留且超标61例,占4.9%??最常检出农药残留的种类为芹菜、青椒、番茄??其中芹菜在潍坊检出13种农药残留、在淄博检出16种农药残留??最常检出的农药为苯醚甲环唑、蚍虫林、甲基硫聚灵??”  电脑模拟人声详细汇报着农药残留检测情况,这是庞国芳团队的农药残留风险溯源实现视频化的创新成果。  以非靶向侦测技术为依托,把形成的农药残留数据库与中国地理信息技术数据库相关联,庞国芳团队开发建立了目标农药-食品名称-食品产地三维空间可视化自动生成软件,为风险溯源、残留预警、产品召回等食品安全监督工作提供了有力的技术支持。  同时,《中国农产品农药残留检测在线制图系统》视频软件也实现了地图模块、农药图标模块和农药数据模块的互联互通,使农药残留情况一目了然。  大数据助力风险预测  由于高分辨质谱检测速度快、效率高,而且产生的是多维化的农药残留数据,例如产地、商品情况、目标农药等,而每一个农药残留数据又有大量的表征,因此产生的数据极多。  为此,科研人员建立了五个基础数据库为残留定性鉴定提供理论保障。  这五个数据库是:实验室检测数据库、农药信息数据库、多国农药最高残留限量(MRL)标准数据库、多国农产品分类数据库、地域信息数据库。  “为保证数据的可靠性,基础数据库的数据全部来源于全国10个联盟实验室。这10个实验室完全统一,且操作规范。”庞国芳介绍道,通过实施封闭运行、循环侦测,保障了数据的统一性、完整性、安全性和可靠性。  数据库建立后,为了将数据表征出来,科研人员建立了智能分析系统。  据介绍,该系统分为四个层面:  一是五大基础数据库的数据层面   二是通过信息化技术来表达的统计分析学层面   三是业务层面,规定了一项农药残留的指标要用24项表征具体描述   四是展示层面。  四个层面互联互通,可以快速准确地完成农药残留大数据的智能分析,显示检测结果。  目前,农药残留大数据库构建已具雏形,覆盖了全国31个省(区、市)的284个区县,共600多个采样点 截至目前,共检测涵盖146种水果蔬菜的20000多批样品,其中400多种检出农药残留。样品数据具有代表性与普遍性,且能形成自动分析报告。  病原微生物防控是保障食品安全工作的重大需求。  针对我国食品微生物安全领域存在的风险不明、缺乏共性关键技术保障体系、重点行业亟待建立食品安全控制技术及工艺等问题,吴清平带领团队在全国45个城市进行了食品采样,最终收集了5000份样品,检测得出数据132988条。  “通过风险识别,我们发现速冻食品、肉与肉制品、熟食是最易被食源性致病菌污染的三类食品。”吴清平介绍。通过对分离菌株进行抗药性检测,研究人员发现我国食源性致病菌,如副溶血性弧菌、沙门氏菌和小肠结肠炎耶尔森菌的耐药性普遍较高。  以先进的环介导恒温扩增技术(LAMP技术)为依托,在检测特异性靶点选择上,吴清平团队对极易引发食源性疾病的牡蛎进行了重点研究,发现牡蛎鳃组织是很好的识别食源性微生物的靶点。  目前研究人员已经探明了食源性致病微生物在食品中的分布规律、风险水平,获取并保藏菌种20000株以上 菌种信息清晰,涵盖了菌株来源、抗药性、血清型、毒力基因等方面,初步建立了具有自主知识产权的中国食源性致病菌风险识别数据库。  两位院士一致认为,在信息时代,通过高通量快速检测建立起农药残留数据库与食源性致病微生物数据库,是食品安全风险监控和风险溯源的重要依凭。
  • 托普云农数字助农,蔬菜产业大数据平台让威宁蔬菜产销省力又省心
    农家少闲月,五月人倍忙。随着大地回暖,广袤田野颜色日渐丰富,农耕由南向北陆续展开,在贵州的威宁自治县也不例外,新一轮的蔬菜种植提上日程。“现在种菜啊,可方便了,不用一天跑好几趟地,手机上点一点就能看到地里的情况,菜虫、菜苗都能看。”种植户老李说道。 产业发展,惠农兴农。一直以来,威宁坚持以农业增效、农民增收为中心,利用当地高海拔优势,大力发展高山冷凉蔬菜种植,全力以赴做强蔬菜产业,让蔬菜产业成为助农增收致富、助力乡村振兴的优势产业。近年来更是积极探索物联网、大数据等信息技术与蔬菜产业的融合发展,围绕种植、采收、加工、储存、销售等整个产业链的关键环节,健全基地生产过程档案管理,实现对关键节点的实时监管,提高基地生产效率,降低生产和管理成本,力争建成全省县级蔬菜产业大数据示范基地,为其他地区蔬菜产业发展提供可复制的模式与经验。 作为技术支撑单位,浙江托普云农科技股份有限公司为其搭建了一个蔬菜产业大数据平台,从政府监管和基地生产两端入手实现蔬菜种植科学化、产销服务精jing准化、市场管理透明高效化。 1部智能机,基地生产全掌握 在基地现有设施的基础上,托普云农应用大田智能监控系统、温室大棚监测控制系统以及基地绿色防控系统,对威宁县蔬菜产业的虫情、病情、墒情、苗情/灾情进行实时监测和控制。“你们看,现在在家里我就可以看到我那些大棚里的土壤、环境、光照这些数据,连菜长得怎么样都能看到呢,还可以自主调控大棚温湿度、遮阳、卷被… … ”老李笑着向我们展示。 通过对产地环境、投入品使用、农事生产过程控制、仓储销售、溯源查询等产销过程中的关键控制点进行管控,实现对产品追溯编码和准成确认,有力规范种植主体生产经营活动,实现农产品“来源可追溯、流向可追踪、责任可追究”。 1块数字屏,产销对接更统一 为充分发挥大数据作用,利用大数据服务农业生产,助力扶贫攻坚,促进农业供给侧结构性改革和绿色优质农产品打造。托普云农在威宁县蔬菜产业大数据平台上建立了电子化的质量检测档案,对将要上市销售的蔬菜进行质量检测,避免问题蔬菜上市销售。同时,为公众提供追溯统一查询入口,快捷实时查询农产品的追溯信息,消费者通过扫描二维码就可查询到蔬菜产地信息、生长档案、质量检测等信息。 通过对主体、生产、质检、仓储基础数据的集中管理,搭建统一的内外追溯平台,实现政府监管的智能化、可视化,提升政府科学决策和风险预警能力。 蔬菜产业大数据平台的建设,不仅丰富了消费者的“菜篮子”,还鼓起了当地群众的“钱袋子”,成为助力威宁在乡村振兴上开新局的“绿色引擎”。2021年,威宁蔬菜种植面积稳定在40万亩以上,其中以县城周围9个乡镇打造高标准的7万亩核心基地,品种以‘三白’蔬菜为主,还有西蓝花、辣椒、香葱、菜心等40余个品种,年产量在250万吨左右,年产值40亿元左右。”威宁自治县蔬菜产业发展中心主任谢洪说。转眼间,又是一年初夏农忙时节,当地蔬菜种植户们脸上洋溢着新的期盼。
  • 科迈恩助力国家数字药品标准、国家数字标准物质等大数据项目建设
    大数据与人工智能信息挖掘技术与各领域具体业务的融合已成为目前国际领域各行业的关注和研究重点,科迈恩公司自2013年起,与国家药典委员会、中国食品药品检定研究院、中国医学科学院药物研究所,以及北京大学医学部等合作单位一道,前瞻性地将大数据技术应用在药品标准和质量控制、新药研发以及精准医疗等不同领域,并陆续推出了行业领先的国家数字药品标准平台、国家数字标准物质平台,以及质谱成像及原位代谢组学工作站系统等一系列行业大数据解决方案。从而以实际行动响应了习近平总书记关于加快推进网络信息技术自主创新的要求,通过不懈探索并初步实现了以数据集中和共享为途径,建设一体化国家大数据中心,推进技术融合、业务融合、数据融合,实现跨层级、跨部门、跨业务的协同管理和服务的战略目标。  通过对上述项目的联合攻关和顺利实施,科迈恩公司在大数据分析技术与具体行业应用的融合方面积累了丰富经验,实现了包括各国药典标准的中英文智能比对和检索分析(中、美、欧、日各国1000多项药品标准及数十万检测条目)、基于海量高维高分辨MSI质谱数据的化学计量学模式识别及原位代谢组学分析技术(单个样品数据量从数十GB至数百GB不等),以及跨仪器平台的数字标准物质大数据及人工智能鉴别系统(样品-色谱-光谱-质谱-色谱柱信息等5维数据联用)等。在今后的发展中,科迈恩将继续与广大合作单位一道,在食品、药品安全及精准医疗等国计民生重点领域不断开发出具有前瞻性的大数据创新性系列产品。1.《数字化中药材标准》简介   《数字化中药材标准》1.0版收录了包括《中国药典》一部及增补本所收载的中药材品种,以及《中药材显微鉴别图鉴》、《中药材及原植物图鉴》、《中药材薄层色谱彩色图集》、《高效液相色谱图集》等药典配套丛书及其支持数据。共计收载中药材标准618项,相关性状、显微鉴别、含量测定等各类专业插图3452幅。标准正文同时提供中、英文版本并支持双语对比显示。  软件界面采用了中、英、法、德、日语等多种语言;还实现了对同时期《美国药典》、《欧洲药典》、《日本药局方》、《印度药典》、《越南药典》、《韩国药典》等各国药典关于中药材(植物药)质量标准收载情况的统计。整个平台自设计开发阶段即融入了特色鲜明的药品标准“大数据”和“互联网+”的概念,从而更好地为全行业提供围绕药品标准的一站式解决方案和信息增值服务。2.《国内外药用辅料标准对比系统》简介  为了系统了解2015 年版《中国药典》药用辅料标准现况,综合分析国内外药用辅料标准的异同,深入开展药用辅料质量研究,进一步缩小与国外药用辅料标准的差距,以及推动我国药用辅料行业的健康发展,国家药典委员会组组织开发了中、英文电子出版物《各国药用辅料标准对比系统》。  其包括各国药典收载的药用辅料标准共计1182个品种,其中《中国药典》2010年版132个、2015年版270个、《美国药典》第38版516个、《欧洲药典》8.5版277个,以及《日本药局方》第16版133个。该书为国内外药品和药用辅料研发、生产、使用单位及监管部门全面了解各国药用辅料标准整体情况以及各国标准之间的差异提供了有价值的参考。国家药典委员会还将利用数字化、信息化技术加快药品标准信息服务平台的建设,提供更多的各国药品标准自动比对和质量标准分析的服务功能。3.新一代质谱成像数据处理工作站软件简介  随着质谱分析仪器的快速发展,质谱成像数据处理技术已成为目前MSI及原位代谢组学分析技术的热点领域。为了解决上述关键问题,填补专业高性能质谱成像工作站的空白,中国医学科学院/北京协和医学院药物研究所再帕尔? 阿不力孜教授课题组与科迈恩(北京)科技有限公司深入合作,发挥各自领域的优势和专长,共同研制开发了新一代质谱成像数据处理工作站软件MassImager。  作为新一代质谱成像专业工作站,MassImager融合了以化学计量学、质谱图像模式识别,以及并行计算等为代表的质谱大数据和人工智能等前沿分析技术。MassImager作为高性能质谱成像分析的重要组成,有望在新药研发、癌症及重大疾病的临床精准医学等领域获得广阔的应用前景。4.DRS国家数字标准物质体系简介  为了顺应药品质量标准及标准物质的数字化潮流,中国食品药品检定研究院组织开展了“数字化标准物质平台”研究。数字标准物质可有效减少实物标准物质的制备与标定,在节约成本的同时又能以标准化、大数据的形式提供与药品质量标准与检测样品有关的全面的多维融合信息,实现以大数据、智能化为技术支撑的互联网共享目的。  作为下一代数字标准物质大数据平台的雏形,项目所设计开发的DRS Origin软件提供了全新的色谱柱保留时间预测模型,以及基于分析仪器大数据的光谱、质谱和色谱柱性能的智能多维数据联合分析系统解决方案,将为数字标准物质的应用和推广提供强有力的技术支撑。
  • 迅数红细胞微核智能分析系统闪耀湘江之滨
    2017年5月7-8日,中国毒理学会药物毒理与安全性评价学术大会于人杰地灵的湖南长沙举行。会议由中国毒理学会药物毒理与安全性评价专业委员会主办,为国内外学者就药物毒理学研究的最新进展和药物临床前安全性评价新思路、新技术创建一个高端学术交流平台。迅数科技携红细胞微核智能分析系统参与其中。 大会邀请国外内著名药物毒理学家等专家学者就目前国际创新药物研究的大趋势以及药物毒理在创新药物研究的发展潮流和新理念、新技术和新方法作特邀报告,主要包括国内外GLP规范实施与未来发展规划、应用研究最新进展动态等方面。 迅数作为此次会议的参展商,向与会的专家学者展示了全自动菌落计数仪以及红细胞微核智能分析系统等产品。红细胞微核智能分析系统专为遗传毒理大数据设计,适用Giemsa染色的哺乳动物骨髓或外周血红细胞微核试验。20秒分析出嗜多染红细胞占比,60秒完成微核细胞识别、微核率计算,并利用回检系统进行精度复核等功能为与会学者所赞赏,均表示能为实验室提高工作效率,为新药研发提供支持。
  • 药包材安全测控与管理专题:大输液软袋检测
    根据医药行业检测特点,Labthink兰光推出了药包材安全测控与管理专题系列网页,内容包涵医药行业动态、检测要点重点以及行业标准信息,以期对制药企业、药包材生产企业有所帮助。第一期:药品包装材料安全与控制 http://xn--s1Vx4EvB51E79Q097BnoA.com/yaobaocai.html第二期:大输液包装质量控制技术 http://xn--tqQt33D8kCv9A76P097BnoA.com/dashuye.html本期焦点解读:  大输液按照包装材料通常分三大类:玻璃瓶、塑料瓶和软袋。玻璃输液瓶虽经历几次改进,但仍摆脱不了玻璃制品易碎、密封性差、运输不便等缺陷。伴随软包装行业飞速发展,其突出的优越性在医药行业得到了广泛应用。从行业发展来看,塑料瓶和软袋产品所占市场份额正日趋上升,且非PVC软袋包装将成为未来大输液包装的最终发展趋势。  本期Labthink兰光将围绕大输液包装的质量控制展开话题,为企业介绍大输液包装检测技术以及解决方案。济南兰光机电技术有限公司山东 济南市无影山144号电话:0531-85068566传真:0531-85062108邮箱:marketing@labthink.cn 网址:www.labthink.cn
  • 迅数推出红细胞微核分析系统,提高药物毒理研究效率
    近日,杭州迅数在重庆第六届全国药物毒理大会上推出新品——MCN系列红细胞微核智能分析系统。  迅数MCN系列红细胞微核智能分析系统专为遗传毒理大数据设计,适用Giemsa染色的哺乳动物骨髓或外周血红细胞微核试验。通过对嗜多染红细胞(PCE)的智能学习,采用随机共振技术,几十秒即可从上百张混有各类细胞的显微影像中抓取2000个PCE细胞并识别微核,自动计算含微核细胞率。  显微细胞图像获取  显微图像质量是微核识别精度的保证。高分辨率平场消色差油镜,大面阵高灵敏度CCD,细腻展现各类细胞色泽、轮廓、核质,确保每个视野获得较多的细胞。  自适应随机共振技术  微核试验染色玻片中细胞种类多,其中的“正染红细胞”、“嗜多染细胞”颜色浅,与背景色接近,传统的图像分割、颜色提取技术很难分辨。通过随机共振提高细胞弱色信号强度,再由互信息熵通过双稳态系统输出端处所获得的信息量,实现对弱色细胞的识别和特征提取。  “随机共振_弱细胞识别系统”构成  自动计算嗜多染红细胞在总红细胞中的比例  典型红细胞智能学习记忆,消除染色背景、杂细胞(淋巴细胞、粒细胞等)干扰  分离、提取正染红细胞(图1)、嗜多染红细胞(图2),自动计算两者比例  高效微核细胞识别  利用微核的典型特征:嗜色性与核质一致、圆形、光滑、直径为红细胞的1/20-1/5,对已提取的1000-2000个“嗜多染红细胞”快速扫描,找出含微核细胞,并自动计算含微核细胞率。  方便快捷的回检验证系统  系统自动识别、提取的PCE、NCE、含微核PCE列阵细胞,允许用户追溯其来源、图像坐标并放大观察,轻松修正。  显微测量、细胞计数  数字测微尺(直线、弧线、曲线、角度、面积)直观测出显微数据 多功能颗粒计数模块,可用于多孔板克隆计数、 显微细胞总数自动统计。  用于彗星参数的测量  模糊图像清晰化  自适应增强、边缘锐化、背景平整、滤波、边缘检测、形态学运算等27种图像处理功能,使得更清楚地展现染色体核形、更细微观察染色体数目和结构的改变。  微核试验是检测染色体或有丝分裂器损伤的一种遗传毒性试验方法。无着丝粒的染色体片段或因纺锤体受损而丢失的整个染色体,在细胞分裂后期仍留在子细胞的胞质内成为微核。最常用的是啮齿类动物骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核试验。以受试物处理啮齿类动物,然后处死,取骨髓,制片、固定、染色,于显微镜下计数PCE中的微核。如果与对照组比较,处理组PCE微核率有统计学意义的增加,并有剂量-反应关系,则可认为该受试物是哺乳动物体细胞的致突变物。
  • 大数据与生命科学
    编者按:2014年6月13日,《科学》杂志刊载了一篇由美国科学促进会(AAAS)科技出版顾问Mike May撰写的一篇题为&ldquo Big Biological Impacts from Big Data&rdquo (DOI:10.1126/science.opms.p1400086)的文章。鉴于大数据作为目前的一个热点概念,本文对该文进行了编译。本文首先梳理了大数据所包含的三层含义,然后就这三层含义进行了分析和解读。基于基因组数据量越来越多的情况下,很多机构都意识到利用大数据的前景。本文列举了一些机构已开发或正在研发的、用以分析大数据的方法或工具。例如,美国BioDatomics公司开发了比传统软件分析速度快100倍的BioDT软件 加拿大多伦多的ACD/Labs公司开发的计算系统在处理大数据时能够整合各种数据格式 加利福尼亚州的IBM Almaden研究中心开发的文本挖掘工具 汤森路透NuMedii公司基于大数据的药物再利用。大数据除了以上三个含义,本文还提及大数据还应包含&ldquo 复杂性&rdquo ,并列举了马萨诸塞州的GNS Healthcare公司基于数据的复杂性而开发的REFS分析平台。最终,本文认为所有致力于研发大数据的努力都应该落在使大数据能够促进未来生物学和医学发展的方向上来。  大数据是目前最热的概念之一,也是容易被曲解的概念。顾名思义,大数据意味着大量的数据,然而这只是从字面理解的含义。概括来看,大数据包括三层含义(3V):数据量大(volume of data),处理数据的速度快(velocity of processing the data),数据源多变(variability of data sources)。这是那些依赖大数据工具进行分析的信息的重要特征。  美国乔治华盛顿大学的计算生物学研究所主任Keith Crandall表示,尽管生物学家花费大量精力收集数据,实际上,现在生物学面临的瓶颈在于大数据。例如,2002年8月,对第一个人完整基因组测序工作,集中了20个研究所的专家,利用这些研究所所配置的基础设施,经历13年,投入30亿美元获得了约30亿核苷酸序列。而目前,为某个人测序仅需要1000美元,每周产生320多个基因组。随着研究人员不断开发方法,处理大数据的量、速度和可变性方面的问题,研究人员开始研发分析信息的新方法。  生命科学的数据来源和形式多样,包括基因测序、分子通道、不同的人群等。如果研究人员能解决这一问题,这些数据将转变成潜在的财富,即问题在于如何处理这些复杂的信息。当下,相关领域期待那些能分析大数据,并将这些数据转换成更好理解基础生命科学机制和将分析成果应用到人口健康上去的工具和技术的面市。  (1)&ldquo 量&rdquo 的持续增加  数十年前,制药公司就开始存储数据。位于美国波士顿默克公司研究实验室(Merck Research Labs)的副董事Keith Crandall表示,默克公司在组织成千上万病患参加的临床试验方面已经进展了好些年,并具有从数百万病患的相关记录中查出所需信息的能力。目前,该公司已经拥有新一代测序技术,每个样本就能产生兆兆位的数据。面对如此大数量级的数据,即使是大型制药公司也需要帮助。例如,来自瑞士罗氏公司的Bryn Roberts表示,罗氏公司一个世纪的研发数据量相比2011~2012年在测定成千上百个癌细胞株的单个大规模试验过程中产生的数据,前者只是后者两倍多一些而已。Roberts领衔的研究团队期望能从这些存储的数据中挖掘到更有价值的信息。因而,该团队与来自加利福尼亚州的PointCross公司进行合作,以构建一个可以灵活查找罗氏公司25年间相关数据的平台。这些数据,包括那些成千上万个复合物的信息,将利用当下以获得的知识来挖掘进而开发新药物。  为了处理大量的数据,一个生物学研究人员并不需要像公司一样需要一个专门的设备来处理产生的数据。例如,Life Technologies公司(目前是Thermo Fisher Scientific公司的一部分)的Ion个人化操作基因组测序仪(Ion Personal Genome Machine)。这一新设备能够在8个小时以内测序多达2 gigabases。因而可在研究人员的实验室操作。Life Technologies公司还有更大型的仪器,4小时以内测序可高达10 gigabases。  然而,对学术领域和产业领域的生命科学研究人员,新一代测序既提供了好处也带来了问题。正如Crandall所抱怨的那样,他们并不能有效研究如此多的基因组,除非开发的计算机系统能够满足分析大量数据的需求。基于这种现状,其领衔的团队与波士顿大学的医学助理教授W. Evan Johnson进行了合作,以开发分析新一代测序(next generation sequencing,NGS)平台产生的数据,进而能够将DNA的gigabases信息转化为计算机的千兆字节。该软件将DNA样本与参考基因组比较,以便确定病原体。Crandall表示,其每个样本存储的数据达20千兆字节,而这样的样本就有成千上万个,这样每个样本分析所产生的数据就相当多。  实际上,如此大数量的数据其实对于卫生保健来说其实十分有用,因为研究人员必须在设计其试验时充分考虑人群的多样性。来自剑桥大学的转化医学教授Chas Bountra表示,毕竟从50万人获得的结论比从10个人获得的结论要可靠有说服力得多。  也有研究人员期望看到在卫生保健方面基因组数据能产生越来越多的影响。例如,遗传信息可揭示生物标志物,或某些疾病的指示物(某些分子只出现在某些类型的癌症中)。英国牛津大学维康信托基金会人类遗传学中心(Wellcome Trust Centre for Human Genetics)的基因组统计学教授Gil McVean教授表示,基因组学为人来了解疾病提供了强有力的依据。基因组学可以为人类找到与某类疾病相关的生物标志物,并基于这一标志物进行靶向治疗。例如,正因为某个分子驱动某种癌症的进展,那么可以靶向这一分子进而治疗癌症。为了应用这一理念,McVean领衔的研究团队通过李嘉诚(Li Ka Shing)捐献的3 300万美元正在剑桥大学创建Li Ka Shing健康信息和探索中心(Li Ka Shing Centre for Health Information and Discovery)。该中心将成立一个大数据研究机构。McVean总结道,该中心将将分析数据过程和基因组研究结合在一起,这样他们将能够克服在收集大数据和分析大数据方面的一些难题。  (2)分析的高速性  第二个V,也就是velocity,意指处理数据和分析数据的速度要高要快。研究人员需要高速处理以便分析大量增加的数据。  过去,分析基因相关数据存在瓶颈。马里兰州的BioDatomics董事Alan Taffel认为,传统的分析平台实际上约束了研究人员的产出(产能),因为这些平台使用起来困难且需要依赖生物信息学人员,因而相关工作执行效率低下,往往需要几天甚至几周来分析一个大型DNA。  鉴于此,BioDatomics公司开发了BioDT软件,其为分析基因组数据提供400多种工具。将这些工具整合成一个软件包,使得研究人员很容易使用,且适用任何台式电脑,且该软件还可以通过云存期。该软件相比传统系统处理信息流的速度快100倍以上,以前需要一天或一周的,现在只需要几分钟或几个小时。  有专家认为需要测序新工具。新泽西州罗格斯大学电子计算工程系的副教授Jaroslaw Zola表示,根据数据存储方式、数据转换方式和数据分析方式,新一代测序技术需要新计算策略来处理来自各种渠道的数据。这意味着需要生物研究人员必须学习使用前沿计算机技术。然而,Zola认为应该对信息技术人员施加压力,促使他们开发出让领域专家很容易掌握的方法,在保证效率的前提下,隐藏掉算法、软件和硬件体系结构的复杂性。目前,Zola领衔的团队正致力于此,研发新型算法。  (3)多变性  其一,生物学实验室往往有多种设备,这些设备产生的数据是以某种文档形式存在。所以,加拿大多伦多的ACD/Labs公司开发的计算系统在处理大数据时能够整合各种数据格式。ACD/Labs的全球战略主管(director of global strategy)表示,该系统能够支持各种设备产生的150多种文档格式,这就有利于把多种数据汇集到同一个环境中,例如汇聚到其开发的Spectrus数据库中。该数据库可以通过客户端或网页访问。  生物学大数据还体现新型可变性, 。例如,德国Definiens的研究人员分析的组织表型组学(tissue phenomics),也就是一个组织或器官样本构造相关的信息,包括细胞大小、形状,吸收的染色剂,细胞相互联系的物质等。这些数据可以在多个研究中应用,例如追踪细胞在发育过程中的特征变化的研究,测定环境因素对机体的影响,或测量药物对某些器官/组织的细胞的影响等。  结构化数据,例如数据表格,并不能揭示所有信息,比方药物处理过程或生物学过程。实际上,生活着的有机体是以一种非结构化的形式存在,有成千上万种方式去描述生物过程。默克的Johnson认为有点像期刊文本文档,很难从文献中挖掘数据。  加利福尼亚州的IBM Almaden研究中心(IBM&rsquo s Almaden Research Center)的分析专家和研究人员Ying Chen领衔的团队数年来都致力于开发文本挖掘工具,目前他们正在使用的是&ldquo 加速药物发现的解决方案&rdquo (accelerated drug  discovery solution)。这一平台集合了专利、科学文献、基础化学和生物学知识(如化学物质和分子之间相互作用的机制等),有1 600多万中化合物结构,近乎7 000种疾病的相关信息。利用这一系统,研究人员从中能够寻找可能对治疗某种疾病有用的化合物。  其他一些公司致力于挖掘现有资源,以发现疾病的生物学机制,基于此来研究治疗疾病的方法。汤森路透位于硅谷的NuMedii公司,致力于寻找现有药物的新用途,又称之为药物再利用(drug repurposing)。NuMedii的首席科学家Craig Webb表示,使用基因组数据库,整合各种知识来源和生物信息学方法,快速发现药物的新用途。之后,该公司根据该药物的原有用途中的安全性来设计临床试验,这样研发药物的速度快而且成本低。Webb描述了该公司的一个项目:研究人员从2 500多种卵巢癌样本中搜集基因表达数据,再结合数种计算机算法来预测现有药物是否具有治疗卵巢癌或治疗某种分子亚型卵巢癌的潜力。  (4)复杂性  诺华公司的生物医学研究所(Novartis Institutes for BioMedical Research,NIBR)的信息系统的执行主任Stephen Cleaver在三V的基础上还加了个复杂性(complexity)。他认为制药公司的科研人员通过某些病患个体,到某些病患群再到整合所掌握的各种数据分析数据,这一过程很复杂。在卫生保健领域,大数据分析的复杂性进一步增加,因为要联合各种类型的信息,例如基因组数据、蛋白组数据、细胞信号传导、临床研究,甚至需要结合环境科学的研究数据。  联合这些数据获得的结果可能将产生全新治疗疾病的方法。马萨诸塞州的GNS Healthcare创始人之一Iya Khalil表示,促进人类对疾病机制的理解,取决于如何体现这些数据的价值,如何从这些数据获得启示。Khalil领衔的研究团队联合机器学习(machine learning)、数学运算、计算机算法和超级计算机来探索疾病背后隐藏着的种种机制,并跟踪病患可能对哪些治疗有特殊响应。而GNS Healthcare所依赖的分析平台称为REFS,其具有被逆转(reverse)和模拟(simulation)的功能。也就是说,该软件可以使某些疾病的一些过程逆转(reverse),从而逆向构建该过程中可能存在的分子网络 基于这一网络信息,模拟一些可以作用于这些通道的化合物,从而了解相关过程的发展方向。除了卫生保健,REFS还可以应用到基础生物学。例如Khalil领衔的研究团队使用这一技术制作了一个细胞复制循环分子模型。  对于Khalil和其他研究人员而言,所有关键在于利用大数据推动科学向前发展。NIBR Cleaver认为使用先进数据挖掘方法非常前沿,但是必须对新一代科学假设有建设性,也就是说利用今天的大数据能改变明天的生物学和医学。  本文作者:中国科学院上海生命科学信息中心(生命科学研究快报网)游文娟 。
  • 大暑趣谈丨扒一扒古代用的“冰箱”
    大暑大暑即至,天气也热到了高峰。暑天炎热的气候往往使人烦闷、焦躁,容易“上火”,因此那些可以调控高温的电器:Wifi、空调、冰箱便成了当代人在夏天不可或缺的三件套。WiFi自然是为了给心情降温,而有了空调就不会觉得天气烦闷了,有了冰箱就可以吃到五花八门的冰镇食物,也不用担心东西吃不完给放坏了。说到这里,不禁让我联想到在缺乏电力条件的古代,古人是如何利用智慧度过酷暑的呢?事实上早在古代的时候,我国就已经发明了“冰箱”。毕竟古时候天气再热,不能热了天子。于是,最早的“冰箱”率先出现于王公贵族的生活里。接下来,我们将一起探讨下古代各个时期的“冰箱”发源史。古代冰箱最古老“冰箱”——战国青铜器冰鉴早在两千多年前的战国时代,我国就已经出现了既可以制冷又可以制热的最原始的冰箱——曾侯乙铜冰鉴缶,其造型沉稳大方,装饰剔透繁华,器物结构复杂,工艺水平极高。《周礼》记载:“祭祀共冰鉴”。“冰鉴”(bīng hàn)是一件双层的器皿,鉴内有一缶,上面还放着一柄长勺是专门用来舀冷饮的。鉴的工作原理,即依靠装在鉴内缶四周的冰块,再将食物放在冰的中间,或者在缶内置酒,既能起到对食物防腐保鲜的作用,也能给食物降温。春秋时期《吴越春秋》上也曾记载:“勾践之出游也。休息食宿于冰厨。”这里所说的“冰厨”,就是古代专门用来储存食物的一间房子,是夏季供应饮食的地方。“冰厨”的出现是因为冰鉴无法储存大批量的食品, 因而早在周朝, 我国即建有简易的“冰库” , 称为“ 凌阴” , 到汉代又称为“凌室” 。但周秦以后, 只有天子才建有“凌阴”。到隋唐时期,民间肆坊才开始出现土冰库。明朝时期到明朝时,北京城里的王公贵族已把冰箱作为重要的祛暑器具,那是一种用天然冰块降温的箱子,以黄花梨木或红木制成。从外观上看,冰箱口大底小,呈方斗形,腰部上下箍铜箍两周。箱两侧有铜环,铜环的用途就是便于搬运。清朝晚期清代晚期的木胎冰箱是传世较多的,多用红木、花梨、柏木等较为细腻的木料制成。夏季来临,冰箱内置冰块,通过盖面的两钱纹孑L,散发冷气以达到降温目的。“冰箱”妙用说完了古代的“冰箱”,我们接着谈谈它的使用。众所周知,冰箱最大的用处便是储存食物,而在夏天时则常常用来冰镇食物,经过历朝历代的不断创新,也为现代开创了许许多多新鲜有趣的食物。宋代经济繁荣,冷食花样翻新,民间出现哪里果汁加冰块的冷饮,到了元代蒙古人喜爱乳品,他们把果汁、乳品和冰雪混合在一起食用,这种冷饮算是冰激凌的雏形。传说在13世纪,举世闻名的意大利探险家马可波罗离开中国后,把这种吃法带到了欧洲,经过改进后才有了今天的冰激凌。而要说夏天另一个必不可少的冰镇饮料,便是古代人最常喝的酒和茶了,但糖水却是在夏天解暑的最好良方。明清以来,老百姓伏天最盛行吃莲子汤。而在清朝宫廷中,消暑冷饮的种类就有很多了,冷饮中最出名的冰碗是用甜瓜果藕、杏仁豆腐、葡萄干、鲜胡桃、淮山药、枣泥糕等料制成,冰镇后吃起来绝对爽口,真是“过雨荷花满院香,沉李浮瓜冰雪凉”。古有古法,今有今用结语虽然相比今天的冰箱,这些“古物”功能上略显不足,但是在没有电的古代,前人可以集如此智慧制作在当时来讲相当先进的制冷器具,并且外形如此优美,可谓是夺天地造化了。古人的消夏纳凉其实都是原生态的,没有任何的污染。那么身处高度发达的文明社会,我们在现代的冰箱以及一些制冷的设备使用上,也要谨记古人消暑纳凉的情趣,做到环保天然噢~谁说古代没冰箱——Vivi古人如何度夏——石进俊古人的消夏纳凉——艾兴君参考文献富博(广州)仪器设备有限公司电话:+86 20 89001381邮箱:info@huber-china.com网址:www.huber-china.com
  • iCEM 2016特邀报告:生物冷冻电镜大数据中的高效处理方法
    p style="TEXT-ALIGN: center"strong第二届电镜网络会议(iCEM 2016)特邀报告/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong生物冷冻电镜大数据中的高效处理方法/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="张法-CCF.jpg" style="HEIGHT: 267px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/dc7fdb41-74c6-43cb-b460-d66b7a4118a0.jpg" width="200" height="267"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong张法 副研究员/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong中国科学院计算技术研究所/strong/ppstrong报告摘要:/strong/pp  近年来,随着成像设备和处理方法的飞速发展,冷冻电镜三维重构技术已成为确定生物大分子三维结构的第一选择,生物学家利用冷冻电镜解析了大量生物大分子的高分辨率三维结构。我国已具有全世界最先进和最大规模的冷冻电镜硬件实施,这些设施每天都在产生海量的生物大数据。如何对冷冻电镜大数据进行高效处理已成为计算科学所面临的关键科学问题。本报告将从科学计算的角度讨论冷冻电镜数据处理中的科学问题,并介绍本领域最近的研究成果。/ppstrong报告人简介:/strong/pp  张法,博士,中国科学院计算技术研究所副研究员,博士生导师。CCF生物信息学专业组委员,秘书长。中国生物物理学会冷冻电镜显微学分会理事。2002-2005年,作为国际交换学生在美国俄亥俄州立大学(Ohio State University)客座访问,2009-2010年,在西班牙胡安卡洛斯国王大学(Universidad Rey Juan Carlos)进行客座访问。/pp  长期从事生物信息学和高性能计算方面的研究,目前主要从事生物大分子冷冻电镜三维重构方面的研究。作为项目负责人和主要参与人主持和参与了多项国家自然科学基金重点项目、国际合作重大项目、中科院知识创新重大项目、中科院战略性先导项目(B类)等多项国家项目,作为第一作者或通信作者在国内外著名期刊和国际会议上发表论文60余篇。开发完成了国内首款冷冻电镜三维重构系统AuTOM,其中电子断层数据对位软件Markerauto 和三维重构软件ICON已成为本领域知名软件,帮助生物学家取得了重要的生物学发现。/ppstrong报告时间:/strong2016年10月26日下午/ppspan style="COLOR: #ff0000"strong报名链接:/strongstronga title="" href="http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html" target="_blank"http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html/a/strong/span/ppa title="" href="http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html" target="_self"img src="http://www.instrument.com.cn/edm/pic/wljt2220161009174035342.gif" width="600" height="152"//a/p
  • 协和药物所与科迈恩开发药用辅料一致性评价系统
    近日,受中国医学科学院/北京协和医学院药物研究所(以下简称协和药物研究所)委托,科迈恩(北京)科技有限公司承担了《药用辅料自动鉴别软件系统》的研制开发任务。  药用辅料是决定制剂质量、安全性和有效性的重要组成, 是制剂整体质量及工艺水平的集中体现。目前我国药用辅料品种整体规模约占国内药品市场产值的15%,发展潜力巨大。我国药用辅料产业发展起步较晚,基础比较薄弱。近年来,随着监管环境不断改善及国内医药市场需求旺盛等因素影响,我国药用辅料产业迈入了快速发展阶段。特别是2015年版《中国药典》首次增加的《药用辅料功能性指标指导原则》,并对部分高风险的辅料制定的更加严格的供注射用标准,以及2016年SFDA药物一致性评价以及药用辅料关联审评制度的实施等一系列工作的开展,为提高中国药品质量迈出了重要的一步。  但由于历史原因,我国药用辅料行业与欧、美、日等发达国家的成熟市场相比,在规范化、规模化、标准化等方面仍存在较大差距,集中体现在行业标准水平、质量稳定性、产品附加值,以及市场规模化等方面。对于目前我国全面开展的仿制药一致性评价,以及中药注射剂再评价工作而言,药用辅料均扮演着重要的角色。对于目前一些面临着“存废之争”的中药注射剂品种而言,其主要不良反应就与其药用辅料质量密切相关。配图:© 2016国家药典委员会《国内外药用辅料标准对比管理系统》  有鉴于此,协和药物研究所国家药物及代谢产物分析研究中心张金兰教授课题组在“重大新药创制”专项支持下,在国内率先开展了基于LC-HRMS技术的常用药用辅料质量及功能性综合评价技术的研究工作,并在常用高分子药用辅料方面取得了一系列突破。在此基础上,协和药物研究所与科迈恩科技共同合作,依托科迈恩科技所提供的ChemPattern分析仪器先进大数据系统解决方案技术,进而实现针对药用辅料的LC/HRMS人工智能算法和基于企业产品大数据的质量评价系统,从而有望解决对常用药辅材料综合质量评价和来源鉴别等难题,最终实现基于大数据的高分子药用辅料质量保证及功能性评价的目的。  在项目技术合作会议上,张金兰教授,项目负责人铁偲副研究员与科迈恩项目组成员一道,就项目实施方案等内容进行了详细讨论,并就技术细则、开发路线等进行了深入的探讨,双方一致达成了紧密协作、优势互补,力争尽早推出高质量软件解决方案的意愿。通过首次提出并开发实施的药用辅料自动鉴别系统,推出提升药用辅料质量和功能性的全新评价手段,从而为促进药用辅料及药品质量水平贡献应有的力量。张金兰教授简介  博士,研究员,博士研究生导师,北京协和医学院药物分析学系副系主任。1992年至今从事药物分析和药物代谢研究工作,2005年起从事药物毒代动力学研究。1995年以来作为课题负责人先后承担和完成了10余项国家省部级研究课题,2009年度入选教育部新世纪优秀人才计划。目前兼任《中国药学》(英文版)第三届编委,《药物分析杂志》第七届编委,第一届全国生物计量技术委员会委员,中国实验室合格评定委员会(CNAS)及国际反兴奋剂组织(WADA)实验室认可评审员。1998年获卫生部科技进步二等奖;2000年及2001年获得协和药物所“梁周黄于青年科技进步奖”;2008年获高等学校科学技术奖一等奖;2009年入选教育部新世纪优秀人才。关于国家药物及代谢产物分析研究中心  中国医学科学院国家药物及代谢产物分析研究中心是我国从事药物及代谢产物分析研究、分析测试及咨询服务和科技人员培训的专业第三方研究检测机构,也是国家卫生计生委所属单位的唯一国家级分析测试中心。该中心分别于1997和2008获得计量认证(CMA)和实验室认可(CNAS)两项资质证书,目前已形成规范化、国际化的药物结构分析、药品相关质量控制的多个技术平台管理体系,在促进我国新药研发,为社会提供共享关键技术支撑和服务中发挥了重要作用。关于科迈恩科技  科迈恩(北京)科技有限公司致力于为仪器分析领域专业用户提供复杂体系及大数据分析解决方案。核心产品ChemPattern先进化学计量学及大数据分析软件已广泛应用于制药、临床医学、食品安全、烟草白酒以及司法鉴定等领域。科迈恩科技是国家药典委员会、中国食品药品检定研究院,以及中国医学科学院药物研究所等单位的大数据战略合作伙伴。现已合作推出国家数字药品标准平台、国家数字标准物质平台,以及质谱成像及代谢组学工作站等一系列国计民生重点领域的前瞻性大数据产品。
  • 再帕尔阿不力孜团队新成果:时空分辨代谢组学与同位素示踪方法揭示中枢神经系统药物潜在靶标
    中国医学科学院&北京协和医学院药物研究所“天然药物活性物质与功能”国家重点实验室再帕尔•阿不力孜研究员团队,在《药学学报》英文刊(Acta Pharmaceutica Sinica B)发表了题为“时空分辨代谢组学与同位素示踪方法揭示中枢神经系统药物靶标”的研究论文。由于大脑结构与功能的复杂性,中枢神经系统(CNS)药物的作用机制研究及其靶标的发现与解析是具有挑战性的科学问题。围绕天然来源药物多靶标解析及其CNS药物的作用机制研究,该研究团队采用自主研制的敞开式空气动力辅助离子化质谱成像(AFADESI-MSI)技术,提出将空间分辨代谢组学与同位素示踪分析方法进行整合的研究策略,采用建立的质谱成像可视化分析方法开展了镇静催眠候选新药YZG-331的药物作用机制与多靶标解析研究。研究基于高灵敏、高覆盖的AFADESI-MSI分析方法,系统考察了YZG-331干预下内源性代谢物在大鼠脑微区中的时空动态分布特征,结合原位代谢组学数据处理方法,发现与YZG-331药物作用相关的功能代谢物,并由此定位至两条代谢通路。其中,“谷氨酰胺-谷氨酸-GABA”代谢通路分析与同位素葡萄糖示踪分析二者结果同时显示,GABA/谷氨酸比值在下丘脑区明显升高,则表明给予YZG-331后下丘脑中谷氨酸脱羧酶(GAD)活性可能增强。而“组氨酸-组胺-1-甲基组胺”代谢通路分析与同位素组胺示踪分析二者结果共同表明,给药后松果体区大量增加的组胺主要来源于外周组胺的升高及其对松果体的渗透。此外,给药后1-甲基组胺在丘脑和下丘脑区显著增加。结合体外方法和模型的验证,发现YZG-331可激动GAD酶活性增加GABA含量,并通过激动有机阳离子转运体3(OCT3)和氨基酸转运体1(LAT1)在外周释放组胺,同时可能通过激动OCT3转运体以及利用大鼠脑内HNMT酶自身的高活性,加速组胺代谢为1-甲基组胺。研究手段与策略有助于阐释CNS候选新药的药效作用机制和发现潜在的多靶标,为CNS药物研发及有效性、安全性评价等提供新的视角和可视化分析手段。博士生金波和逄雪超博士为共同第一作者;贺玖明研究员和再帕尔•阿不力孜教授为该论文的共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、中国医学科学院医学与健康科技创新工程等项目的资助。Spatiotemporally resolved metabolomics and isotope tracing reveal CNS drug targetsBo Jin, Xuechao Pang, Qingce Zang, Man Ga, Jing Xu, Zhigang Luo, Ruiping Zhang, Jiangong Shi, Jiuming He*, Zeper Abliz*Acta Pharm Sin B 2022. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.11.011作者简介再帕尔阿不力孜,博士生导师,二级教授,《药学学报》英文刊编委。中国医学科学院药物研究所研究员、北京协和医学院特聘教授,“天然药物活性物质与功能国家重点实验室”副主任、药物分析学系主任、药物分析研究室主任。中央民族大学药学院教授、“质谱成像与代谢组学”国家民委重点实验室主任。新世纪百千万人才工程国家级人选,享受国务院特殊津贴专家,国家民委领军人才。国务院学位委员会第七届药学学科评议组成员,教育部第七届科学技术委员会委员和第八届科技委药学与中医药学部委员,中国分析测试协会副理事长,中国化学会质谱分析专业委员会副主任委员等。先后担任“863”计划项目首席专家、国家重点研发计划项目负责人。长期从事质谱分析新方法与技术及其应用研究,在PNAS、Adv Sci、Anal Chem、Acta Pharm Sin B等学术期刊上发表论文120余篇;这些年在代谢组学、质谱成像新技术、空间分辨代谢组学与应用等方面取得一批创新成果。贺玖明,博士生导师,药物分析专业;中国医学科学院北京协和医学院药物研究所研究员,主要研究方向:质谱成像空间分辨代谢组学新技术新方法及其生物医药应用研究。开发出空气动力辅助离子化及质谱成像新技术和空间分辨代谢组学新方法,建立了以空间分辨代谢组学技术为特色的新药代谢研究平台。国家药品监督管理局创新药物安全与评价重点实验室学委委员;担任《药学学报》、Acta Pharm Sin B、J Pharm Anal青年编委,Molecules、TMR Modern Herbal Medicine和《药学研究》编委;中国医药生物技术协会药物分析技术分会常务委员,中国质谱学会常务委员。å
  • 环境大数据应用“含苞待放”?
    近期,大数据的“倩影”频繁出现在国家出台的各项方案和指导意见中,也成为环保系统热议的内容。  记者了解到,北京、武汉等不少省市的数据资源中心早已建成。截至目前,全国将近2/3省(自治区、直辖市)环保厅都已建成或正在建设环境数据资源中心。  面临大数据的龙卷风,环境数据资源中心是否做好了准备?环境大数据应用走到了哪个阶段?  数据如何“开口说话”?  相比于其他省市的环境信息化建设,北京市环境信息化建设起步较早。北京市环境数据中心的建设开始于2012年,并于2013年正式投入使用,目前,北京市环保局各个业务处室主要的业务数据已经进入环境数据中心。  北京市环境信息中心主任陈海宁介绍说,数据中心的建设极大地便利了环保工作,比如原先环境监察人员进行污染源监管,需要查阅大量纸质资料,手工记录现场情况,现在只要通过监控终端或移动客户端直接调取数据中心的数据,就可以对污染源相关数据进行查阅和记录,环境监管省时省力。  但不久之后,陈海宁的困惑也出现了,“数据中心是建成了,但数据中心对各业务部门的帮助还很有限,如何开发更好的大数据产品为环境管理服务,成为数据中心要突破的瓶颈。”  同样走在前头的武汉市也面临类似问题。武汉市环境信息中心主任詹炜介绍说,武汉环境数据中心很早就集成了各业务部门的数据,“但现在这些数据只用来做一些简单的统计和报表,数据还没有真正‘开口说话’。”  而更多省环保厅的环境信息中心处于不断建设和完善的状态。据了解,内蒙古环境数据中心已经基本建成,目前已经进入第三期建设 云南省正处在“数字环保”第二阶段,重点建设资源数据中心。  环境保护部信息中心也很早就开始注意到数据资源的开发情况,希望大数据可以成为解决环保管理问题的钥匙。去年开始,环境保护部信息中心副主任徐富春带领探索大数据应用,与微软(中国)有限公司合作开发了城市局地大气主要污染物时空分布大数据模型——U-Air,这一合作也开启了大数据应用的“第一春”。  以U-Air为代表的大数据应用兴起  目前,我国地面空气监测点位的设置是根据行政区域设置,站点数量非常有限,不能反映污染物的空间分布,易受站点附近环境影响,造成不同区域受众对数据可信性的质疑。  就北京来说,北京市有35个地面空气质量监测点,但不能完全反映整个北京市的空气质量状况。“U-Air通过获取地面监测站的空气质量数据,结合交通流、道路结构、兴趣点分布、气象条件和人们流动规律等大数据,用基于机器认知的算法就能模拟出城市细粒度(1km×1km)的空气质量,并能对未来24小时的空气质量进行预测。”徐富春说,这不仅弥补了地面监测在地域上的局限性,实时监测每一寸土地,也破解了在没有污染源排放清单、排放边界不太清楚的条件下,如何预测城市空气质量的难题。  “U-Air是一个运用大数据解决环保问题的典型案例,并且在科学性和技术性上都经过了一定的验证。”徐富春告诉记者,大数据应用需要满足3个条件,第一就是数据量要足够大,第二是数据类型要多元化,第三是要基于机器认知的学习方法和算法。U-Air除了有行业类结构化数据,还有城市道路数据、路网结构、气象数据、地理位置、城市特征分布等数据,后台也具备机器学习和认知计算的条件。  微软(中国)有限公司资深架构师罗彤介绍,未来U-Air将可以提前预测1小时~5 小时的空气质量,以帮助人们更好地计划自己的生活,比如什么时候和去哪里慢跑,什么时候应该关窗户、什么时候应该带上口罩。  其实,除了微软在大数据应用方面开展探索外,面对大数据这块大蛋糕,环保产业已经跃跃欲试。  中科宇图天下科技有限公司还建设了自己的大数据中心。据中科宇图总裁姚新介绍,公司的大数据中心不仅包括各地环保业务数据,还有与环保相关的行业数据,目前,他们也研发了空气质量预警预测模型。  北京力鼎创软科技有限公司提出了“霾计算”总体架构,结合传统空气监测数据、污染源数据、气象数据、交通数据、餐饮、学校、加油站等信息,对空气质量进行预警预测。  北京思路创新科技有限公司则利用大数据推出了环保快搜功能,实现了各类业务一体化查询。此外,环保快搜还可以根据用户偏好分析,自动为用户推荐可能需要的环境数据。如污防部门每个季度都需要超标排放的企业数据,系统可以定时为用户推送。  大数据分析的核心就是算法和模型的研究,IBM中国研究院在大数据应用的模型上下足了功夫。据IBM中国研究院高级总监王海峰介绍,IBM采用Watson认知计算技术融合多类型多来源模型(物理模型、学习模型、专家模型),建立了可自调节的空气质量超级模型,可以用于环境污染仿真建模和天气预测与预警。王海峰还介绍了大数据在监测污染源方面的独特优势,通过对卫星观测数据、移动用户提供的污染源信息、地面污染源监测数据进行计算,就可以识别异常数据,为环境执法提供依据。  而大数据产业的发展又为环保部门与企业的合作提供了新的机遇。在环境保护部信息中心3月举行的一次环境信息资源应用研讨会上,鄂尔多斯遇上了IBM。  鄂尔多斯大数据平台只是开端  记者了解到,鄂尔多斯环保工作已经进入信息化带动环境管理的新阶段,环境数据资源中心也已建成,未来将全部布置在鄂尔多斯大数据中心。  鄂尔多斯环保局局长董介中介绍说,鄂尔多斯大数据中心将拥有市政、交通、农业、气象、能源等社会各方面的数据,不久,环保数据将真正对接大数据。开发大数据平台、利用大数据为环保管理工作服务是鄂尔多斯环保局急切要解决的问题。于是,在环境保护部信息中心、内蒙古自治区环保厅的支持和指导下,鄂尔多斯环保局与IBM合作建成环保大数据平台,并初步投入使用。  目前,除了传统的地面观测数据、排放清单、重点污染源监测数据、气象数据、地形地貌,大数据平台还集纳了卫星遥感数据、企业生产数据、移动传感器数据、社会舆论、企业信用情况等数据资源。  “大数据平台的一大特点就是可以准确溯源,当自动观测站数据发生异常的时候,平台会自动触发溯源分析,依次进行气象分析、空气质量分析,然后开始污染溯源,再进行企业集中生产分析。”董介中告诉记者,大数据平台溯源可以给出量化分析结果,从而为精准执法提供数据支撑,有利于提高执法效率。  以往,溯源基本上依靠人工观测,无法估算具体的贡献量,极容易出现偏差。鄂托克旗位于内蒙古乌海市与鄂尔多斯市交界处,毗邻多个工业园区,污染状况一直处于说不清的状态,经过大数据平台的计算,鄂托克旗彻底搞清了污染来源。“大数据平台的溯源功能便于我们环保部门有针对性地开展环境治理。”董介中说。  除了溯源外,大数据平台还可以对重污染天气进行预测预警,甚至可以预测哪一天将出现重污染天气,从而有利于环保部门有针对性地管控污染源,避免重污染天气的出现。鄂尔多斯信息中心接入在线监控数据和空气自动站数据后,记者看到一张色块动态图,绿色代表空气质量最优,颜色越来越深,就代表空气质量越来越差。  鄂尔多斯环保局大数据平台可说是环保系统开展大数据应用的一个代表,大数据建设也将成为环境保护部下一步工作的重点。  记者了解到,目前,环境保护部信息中心全面开展了环境大数据平台建设的研究,正在加速制定《环保部生态环境大数据建设工作方案》。  ■相关链接  大数据风向标  中央深改组  7月1日,中央全面深化改革领导小组第十四次会议召开。会议通过了《环境保护督察方案(试行)》、《生态环境监测网络建设方案》等多项关于生态文明建设政策。会议强调要依靠科技创新和技术进步,推进全国生态环境监测数据联网共享,开展生态环境监测大数据分析,实现生态环境监测和监管有效联动。  国务院  国务院7月4日全文发布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,部署了包括“互联网+”绿色生态在内的11项重点行动。通过“互联网+”绿色生态,推动互联网与生态文明建设深度融合,完善污染物监测及信息发布系统,形成覆盖主要生态要素的资源环境承载能力动态监测网络,实现生态环境数据互联互通和开放共享。  环境保护部  ●5月7~8日,环境保护部开展了贯彻落实新环保法和编制好“十三五”环保规划大讨论。陈吉宁部长指出, 充分利用信息化机遇和大数据平台,大力推进信息公开,努力满足公众的知情权、表达权和监督权,不断提升管理效能和环保部门的公信力。  ●6月19日,环境保护部开展了“环评和监测工作创新”大讨论,陈吉宁部长指出,大数据、互联网+等智能技术已成为推进环境治理体系和治理能力现代化的重要手段,要加强数据综合应用和集成分析,为科学决策提供有力支撑。
  • 890万!中国海洋大学流式细胞分选仪、蓝色种业遗传与表型大数据处理系统等采购项目
    一、项目基本情况项目编号:SDSHZB2023-551项目名称:中国海洋大学流式细胞分选仪、蓝色种业遗传与表型大数据处理系统等采购项目预算金额:890.0000000 万元(人民币)采购需求:本项目分为2个包,预算总金额为890万元,其中:A1包:流式细胞分选仪及超速离心机(接受进口产品),预算金额:490万元;A2包:蓝色种业遗传与表型大数据处理系统(接受进口产品),预算金额:400万元。合同履行期限:详见附件本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2023年08月16日 至 2023年08月22日,每天上午8:00至11:30,下午13:00至16:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:青岛市市北区敦化路138号甲西王大厦24楼23A01房间或邮件报名方式:以下方式二选一:(1)现场报名:须携带加盖单位公章的营业执照副本复印件及现金,按照上述时间、地点获取招标文件。(2)邮件报名:有意参加本次采购活动的投标人填写项目名称、项目编号、包号、公司名称、联系人、联系电话、邮箱、营业执照扫描件及标书费汇款底单发送至shzbqdb@163.com,邮件名称命名为:中国海洋大学流式细胞分选仪、蓝色种业遗传与表型大数据处理系统等采购项目-报名-“投标单位名称”。开户银行:兴业银行青岛市北支行,开户名:山东盛和招标代理有限公司,银行账号:522130100100053768,提交标书费须从投标人基本账户或一般账户转出,电汇时须注明2023-551-包号、资金用途注明标书费。未按规定报名的投标人其报名无效,本项目实行资格后审,获取招标文件成功不代表资格后审通过,招标文件售后不退。售价:¥300.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:中国海洋大学     地址:青岛市崂山区松岭路238号        联系方式:崔老师0532-66781979      2.采购代理机构信息名 称:山东盛和招标代理有限公司            地 址:青岛市市北区敦化路138号甲西王大厦24楼23A01房间            联系方式:孙萌、肖颖梦0532-67737979            3.项目联系方式项目联系人:孙萌、肖颖梦电 话:  0532-67737979
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