质谱细胞高维数据分析

超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)已经成为蛋白质组学、代谢组学以及药代动力学研究中的一项核心支撑技术，通过对不同生物样品的定量研究可以全面、精细地表征该生物体系的生理特性及预测功能。在用于蛋白质组学的质谱分析中，无标定量以其稳定性和安全性逐渐占据了主要地位。MSE方法是由Waters公司开发的应用在Q-TOF类型质谱仪器上的一种组学数据采集方法，作为一种数据独立获取(DIA)方式，它可以提高无标蛋白质定量的准确性和动态范围。但由于它特殊的输出格式形式，一些致力于分析数据依赖型(DDA)数据的常用开源软件不能对MSE 数据进行进一步的分析。 　　近日，中国科学院天津工业生物技术研究所水雯箐研究组成功建立了对基于MSE方法的无标定量蛋白质组学数据的新分析流程。在该研究中，结合开源软件Skyline和统计软件Diffprot建立起的工作流程，实现了对无标定量MSE质谱数据的定量分析。通过对磷酸化肽段和全细胞质蛋白质组定量数据的分析应用，验证了新开发流程的可靠性、稳定性、准确性和透明便捷的处理流程。另外，该研究创新性地发现改进后的新流程也可以应用于对小分子化合物的大规模定量分析，在蛋白质配体相互作用实验中，研究人员利用该新流程发现了针对药物靶点蛋白NDM1的新型小分子配体。 　　该研究获得国家自然科学基金和天津自然科学基金项目的支持，相关研究成果已经发表于Proteomics (2014,14:169&ndash 180)，天津工生所和南开大学联合培养的研究生刘姗姗为第一作者。 　　 无标定量MSE数据分析流程图

近期，北京林业大学材料学院许凤教授团队在植物细胞壁拉曼光谱大数据处理技术上取得新突破。该技术成果构建了基于主成分分析的植物细胞壁拉曼光谱聚类分析方法，相关研究成果“Method for Automatically Identifying Spectra of Different Wood Cell Wall Layers in Raman Imaging Data Set”发表在《Analytical Chemistry》上。该期刊为美国化学会旗下国际分析化学领域顶级期刊，最新影响因子5.636，五年影响因子5.966。　　拉曼光谱成像技术具有信息丰富、制样简单、对样品无损伤等特点，近年来已成为研究植物细胞壁局部化学的重要工具。然而，拉曼光谱分类技术落后，严重制约了光谱数据的深入挖掘及科学运用。传统的分类技术通过导出实验数据进行手动分析，不但费时费力，人为因素干扰严重，更会造成数据浪费，甚至丢失重要信息。针对这一问题，许凤教授团队经过探索创新，基于细胞壁超微结构特点，率先采用数学统计学结合自主研发的计算机程序分析处理植物细胞壁拉曼光谱数据，建立了快速分辨细胞壁不同形态学区域拉曼光谱的新方法。该方法能够根据植物拉曼光谱的自身特点，对所获海量拉曼光谱数据进行自动、准确、快速分类，将为植物细胞壁化学组分拉曼光谱定量研究提供理论依据。论文投稿期间，审稿人一致评价该方法创新性突出，对生物质相关领域的研究具有重要意义。　　发表在《Analytical Chemistry》上的论文第一作者为北京林业大学材料学院林产化学加工工程学科2014级博士研究生张逊，论文发表获得国家杰出青年科学基金的资助。目前，在许凤教授的指导下，张逊正开展基于该技术的相关研究，希望在植物细胞壁拉曼光谱的定量分析上能有新的突破。

镜质合璧 还原真实质谱成像数据分析软件IMAGEREVEAL MS 简化常规分析您还在担心浪费宝贵的时间或丢失有价值的数据？利用IMAGEREVEAL MS可自动从大量数据中发现重要信息。 IMAGEREVEAL MS工作流程 主要特点 只需3步即可完成数据处理✦ 利用“整合分析”模式在“整合分析”模式下通过预设参数可自动获取具有显著特征的质谱图像。这一功能非常便于用户以同样方式处理大量数据。用户只需执行一步操作即可创建基于差异分析和/或图像分析的数据列表、进行数据统计分析以及获取质谱图像。 使用“整合分析”的示例在“整合分析”模式下，软件会自动选取NASH组织中与正常组织相具有特殊性的质谱图像。 多种分析模式3个分析模式示例对NASH（非酒精性脂肪性肝炎）小鼠肝脏的分析NASH（非酒精性脂肪性肝炎）是指一种与饮酒无关的脂肪肝疾病。 1找出NASH组织特有的分子差异分析 2查找与染色图像分布相似的分子图像分析 3创建显示目标分子浓度分布的质谱图像定量分析 处理多种格式数据利用自带的数据转换工具“IMDX Converter”可以将多种格式的数据转换为IMAGEREVEAL MS可读取的imdx格式。 * 无法保证转换其他仪器中的所有数据。有关数据转换的实际结果，请参阅产品介绍网站。 其他功能1靶向分析/非靶向分析靶向分析：基于列表中目标m/z值进行分析，如脂质或代谢物等。此外，还可以创建自定义列表。 非靶向分析：在指定的质量范围内对所有m/z进行分析。可用于检查该范围内包含的有意义的m/z值。 化合物列表 2同时处理多个质谱图像数据文件本软件可以同时处理多个数据文件，并且一次性导入所有数据后即可进行图像对比，操作简单。分析大数据无需拆分，可直接分析达几百GB的数据文件。30天试用版IMAGEREVEAL MS包含所有功能，如有需要可登录以下网站或点击文末“阅读原文”前往下载。https://www.shimadzu.com/an/lifescience/imaging/reveal.html 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近日，岛津公司宣布发布IMAGEREVEAL MS质谱成像数据分析软件。该软件可以不需要任何额外的时间或麻烦，即可从多种角度分析数据，从而简化了数据分析过程。它特别适合用于分析大数据集或者同时分析多组数据。岛津将在9月5日至7日举办的JASIS展会上展示这款软件。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/9aa35697-5099-45a4-9d58-757dd3bbe885.jpg" title=" imagereveal_ms.jpg" / /p p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 质谱成像技术主要用于分析二维图像，这些图像显示了用质谱仪测定的物质的分布情况。近年来，在空间分辨率和质量精度方面的技术进步使得质谱产生了大量的数据，这对数据分析产生了极大的挑战。 /p p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp IMAGEREVEAL MS质谱成像数据分析软件可以通过轻松搜索大量质谱成像数据的功能，从而获得所需信息来解决上述问题，这可显著提高研究效率。该软件包括六种类型的数据分析功能，具有不同的可用功能，具体取决于客户选择的许可证。数据转换器可用于分析非岛津质谱仪测量的数据。 /p p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp IMAGEREVEAL MS软件起源于同九州大学医疗氧化还原导航创新中心的联合研究。自2006年以来，岛津通过提供一系列质谱系统和专门知识，作为合作伙伴参与了该项目。从2012年到2016年，岛津公司与三菱田边制药公司合作开发了质谱数据软件，该软件能够无缝分析从基质辅助激光解吸/电离质谱仪(MALDI-MS)上得到数据。所得到的原型均是IMAGEREVEAL MS软件研发的基础。 /p p br/ /p

与其他的组学学科相似，代谢组学的数据收集是个问题，但肯定不是研究人员面对的最大问题。大多数人都同意，更大的问题是弄清楚代谢组学数据集到底意味着什么。幸运的是，不断出现的分析工具正在帮助打破这个瓶颈。 　　研究人员逐渐懂得，如果你真的想要了解细胞行为，你需要研究代谢物。基因编码蛋白质，而蛋白质作用于小分子。这些分子的存在和丰度，被统称为代谢组(metabolome)，反映和影响了健康、营养、免疫系统等。 　　与其他的组学学科相似，代谢组学的数据收集是个问题，但肯定不是研究人员面对的最大问题。大多数人都同意，更大的问题是弄清楚代谢组学数据集到底意味着什么。&ldquo 数据分析仍是个巨大的瓶颈，&rdquo 赛默飞世尔代谢组学的市场部经理Yingying Huang说。 　　幸运的是，不断出现的分析工具正在帮助打破这个瓶颈。 　　光谱图库 　　代谢组学的数据分析主要分为两个部分：峰值检出(peak picking)和峰值鉴定(peak identification)。峰值检出是利用代表不同条件(如健康和患病)的多个数据库进行筛选的过程，并鉴定出它们之间不同的光谱特征。在这些峰被发现之后，它们所代表的化合物必须被鉴定。 　　多个软件包可处理第一个问题，包括商业化工具(如安捷伦的MassHunter Profinder，布鲁克的ProfileAnalysis，赛默飞世尔的SIEVE&trade 和Waters的Progenesis QI)以及免费工具(MZmine和XCMS Online)。而一些图库正在开发或已被开发出，以解决第二个问题。 　　斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)代谢组学和质谱中心的主任Gary Siuzdak谈到，他的METLIN数据库目前列出了240,000种化合物，其中11,600种有MS/MS光谱数据。而人类代谢组数据库(HMDB)有近42,000种化合物，其中1,164种有MS和MS/MS数据。此外还有其他选择，包括ChemSpider和MassBank。 　　当然，我们不可能收集每个代谢产物的实验数据，加州大学戴维斯分校的Oliver Fiehn认为。目前有太多的代谢产物，而并非全部都有纯化形式作为标准品。&ldquo 在某些时候，你必须预测MS/MS图谱会怎么样，&rdquo 他说。 　　Fiehn解决这个问题的工具是LipidBlast，它包含200,000个预测的脂类光谱。&ldquo 这很难[做到]，&rdquo Fiehn承认，因为与肽段不同，代谢物有各种形状、形式和大小。有了LipidBlast，用户能够将它们未知的图谱与图库进行比较，看看是否有hit，就像DNA研究人员利用BLAST将基因序列与GenBank比较。赛默飞世尔也有个类似的工具，叫LipidSearch&trade 。 　　阿尔伯塔大学(University of Alberta)的化学教授Liang Li最近推出了一个类似的项目，MyCompoundID.org，以扩展HMDB的用途。MyCompoundID的建立是从HMDB中抽取8,000种代谢物，并计算它们的质量以及经历76种可能的生物转化(如磷酸化、甲基化或D-核糖基化)后的预测光谱特征。这些结果将帮助研究人员缩小未知光谱特征的可能身份。 　　SWATH采集 　　代谢组学研究可能是靶向，也可能是非靶向的。对于前者，研究人员设定他们的仪器(通常是三重四级杆质谱仪)来扫描特定的代谢物。而对于后者，仪器扫描特定质量范围内的一切，但只收集高丰度离子的MS/MS碎片数据。 　　这种所谓的数据依赖的流程是为方便起见而设计的。不过Fiehn认为，它不尽如人意，有时研究人员发现样品之间的特定离子变化明显，但没有被碎裂，因为它是低丰度的。 　　最近，苏黎世联邦理工学院的Ruedi Aebersold介绍了这个问题的解决方案1，它已被AB SCIEX商业化。这种被称为SWATH&trade MS的策略避开了数据依赖处理，而支持数据非依赖的处理，即所有进入质谱仪的离子都被碎裂和分析。它逐步分析用户定义的分离窗口，重复，并通过计算整理出产生的碎片，从而覆盖很宽的质量范围。 　　2013年，华盛顿大学的化学家Gary Patti利用安捷伦的6520 Q-TOF质谱仪和定制的R package，在代谢物上应用了一种类似的方法2。据AB SCIEX的高级营销经理Fadi Abdi介绍，AB SCIEX如今正将SWATH技术应用在蛋白质组学上。 　　用户在TripleTOF® 质谱仪上收集高速的光谱数据，并利用MS/MS光谱图库来解释它，这与蛋白质组学的方法相似。&ldquo 在数据依赖的分析中，如果您没有触发您的分子，则无法识别它，&rdquo Abdi谈道。&ldquo SWATH允许您收集样品中所有可检测种类的数据，带来更为全面的定量覆盖。&rdquo 　　通路分析 　　在研究人员鉴定出有趣的代谢物后，他们需要找出它们在生物系统中的作用。这时就需要通路分析的工具。通路分析让研究人员能够将代谢物定位到已知的生化通路上，为可能的遗传角色及其他代谢物提供线索。 　　Fiehn的实验室写了一个通路分析的工具，名为MetaMapp，而大部分商业化的代谢组学数据分析包也包含通路分析。赛默飞世尔的SIEVE数据分析包中就有这样的模块，它关联到KEGG通路数据库，而Bruker Daltonics也即将推出它的Compass PathwayScreener工具。 　　不过，Metabolon(北卡罗来纳州的一家代谢组学服务供应商)的首席科学家Mike Milburn认为，仅仅将代谢物定位到已知的通路商，还不足以看清整幅图像。Metabolon已经完成了约3000项代谢组学研究，每年开展600-700项，半数是科研客户。这些经验使得他们能够看到其他研究人员难以获得的代谢鸟瞰图。 　　对许多研究人员而言，开始代谢组学流程所需的技能、专长和费用使得外包给Metabolon这样的公司更为常见。但是那些愿意自己承担重任的研究人员也会发现，他们并不缺少计算上的工具。 　　无论采用哪种方式，Bruker Daltonics代谢组学的市场部经理Aiko Barsch说，&ldquo 我会鼓励新客户进入代谢组学，因为那儿包含了那么多的信息。有那么多新东西有待发现。&rdquo

2019年，上海交通大学丁显廷教授和林关宁教授团队联合在Genome Biology上发表了题为“A Comparison Framework and Guideline of Clustering Methods for Mass Cytometry Data”的文章。 该文章从准确性（precision）、一致性（coherence）和稳定性（stability）三个层面由浅入深地阐明了不同单细胞质谱流式技术（CyTOF）细胞族群分析方法的优劣及其适用场景。这是国际一线杂志第一次报道中国大陆学者在单细胞质谱流式技术数据标准化和分析方法学方面的工作。相比传统荧光标记的流式细胞术，CyTOF技术采用金属同位素标记抗体，避免了荧光重叠和自荧光消除的问题，可在单细胞水平同时测量数百万细胞中近百种蛋白质的表达量。这种同时获取高维度蛋白质的超强能力使得CyTOF技术在药物优化、疫苗开发和疾病标记发现方面具有重要的应用价值。然而，迄今为止CyTOF技术的数据标准化、样本和数据的质量控制、分析方法学，主要还是基于欧美学者提出的Accense，PhenoGraph和Xshift等分析方法。虽然这些分析方法已被广泛应用于不同的领域和临床研究，但是很多研究者对于采用哪个方法能更好地分析个体化的数据仍然存在疑惑。在这篇文章中，研究人员在三类异源（骨髓细胞、肌肉组织、结肠组织）6个单细胞组学的数据集上对目前经典的无监督和半监督细胞分群方法进行了基准分析和深度比较。在准确性（precision）分析上，根据四种内部评价指标（Accuracy，F-measure， NMI和ARI）讨论了不同方法对细胞进行分群的准确性；在一致性（coherence）分析上，利用三种外部评价指标（DB，CH和XB）探讨了细胞分群方法揭示细胞数据内部本质结构的能力；在稳定性（stability）分析方面，研究了随细胞采样数量变化，不同方法的准确性和识别出的细胞亚群数量的鲁棒性。此外，这篇文章还讨论了分群方法的分群分辨率，发现PhenoGraph和Xshifit能够识别出更细粒度的亚群（亚群数量偏多），而DEPECHE倾向于识别粗粒度的亚群（亚群数量偏少）。图1 CyTOF数据细胞分群方法的选择决策树综合上述框架的分析结果，这篇文章为单细胞质谱流式分析领域的研究者，特别是初学者以及没有生物信息学基础的研究者，提供了细胞分群方法的选择决策树。图2 聚类方法的稳定性分析上海交通大学生物医学工程学院个性化医学研究院是中国最早建立起单细胞质谱流式技术的单位之一，并已初步实现技术向临床应用的转化，先后利用单细胞痕量蛋白分析技术完成了寄生虫耐药、银屑病、结肠癌、肺结核方面的相关临床应用研究。刘晓博士、宋炜宸博士生是论文的第一作者。丁显廷教授和林关宁教授是论文的通讯作者。相关研究得到国际人类表型组计划、国家传染病重大专项、上海市高峰高原学科建设计划、国家自然科学基金等项目的支持。

强强联手应对生物制药分析的苛刻要求 盐湖城, 犹他州 - 2010年5月24日 沃特世公司（WAT:NYSE）今天宣布已经与PREMIER Biosoft国际公司（帕洛阿尔托，加州）达成协议：双方携手推广该公司的SimGlycan® 软件以及沃特世质谱分析方案，用于多聚糖和糖肽分析。根据协议，沃特世将继续销售和支持其多聚糖质谱分析方案，而PREMIER Biosoft公司则将其软件卖给将使用沃特世SYNAPTTM和XEVOTM质谱平台进行多聚糖和糖肽分析的客户。 通过利用PREMIER Biosoft的SimGlycan数据分析软件来扩展沃特世分离科学产品、质谱仪和超高效液相（UPLC® ）色谱柱方案，可以帮助生物制药企业获取生物药物关键信息，这些信息对于了解该药物的稳定性和安全性至关重要。 糖基化的重要性引起了FDA法规的关注和监管 多聚糖是随蛋白质翻译后连接在生物药物如蛋白质、多肽或单克隆抗体上的支链多聚糖分子。细胞中多聚糖加成和成熟反应的最终结果是不均匀的生物药物修饰，而不同的糖基化形式可对生物药物的有效性和安全性产生不同的影响。因此确定生物药物的糖基化位点和多聚糖的糖型及数量对于评价药物的有效性和安全性是必须的，由于存在各种不同的复杂多糖结构，对分析技术提出了很高的要求。另一方面，糖基化的一致性与否通常被作为一个灵敏度很高的标志，以此来判断制药公司是否对生物药物生产过程进行了有效的控制。为此，美国食品药品监督管理局FDA和其它法规机构也提出了相应的指导原则，要求对蛋白质药物糖基化进行更为严格的控制，这将使生物制药行业针对分析技术进行更大的投入，以便更好地分析和了解复杂的生物治疗药物。 关于沃特世的UPLC多聚糖分析方案 沃特世UPLC多聚糖分析方案由ACQUITY UPLC BEH多聚糖分析专用色谱柱配合带荧光检测器的ACQUITY UPLC® 系统组成，用于分析2-氨基苯甲酰胺（2-AB）或其它荧光试剂标记的生物药物经酶处理后得到的多聚糖混合物。UPLC多聚糖分析方案提供比HPLC方案更好的分析结果，具有重现性好、分离度高、灵敏度高且分析速度快的特点，能够帮助实验室分析检测多聚糖的同分异构体（质量数相同、但保留时间不同），进行不同种类多聚糖如高甘露糖、中性以及唾液酸化的多聚糖分析，并同时对相对丰度很低的多聚糖进行分析（相对于其它多聚糖来讲）。 沃特世UPLC多聚糖分析方案配合沃特世质谱仪器使用可以对多聚糖结构进行确证。作为MS/MS数据分析的工具，SimGlycan软件可预测蛋白质分子上的多聚糖结构、对其进行评分并生成一个与得到的质谱图信息最接近的可能的多聚糖列表。SimGlycan数据库是一个巨大的包含8,553种多聚糖信息的关系型数据库，并持续不断地更新其它新发表的多聚糖信息，可支持糖肽和多聚糖分析。 关于PREMIER Biosoft国际公司（www.premierbiosoft.com ） 成立于1994年，由计算机科学家和生物学家领导，专注于制造用于生命科学研究的最尖端的直观软件。该公司的目标是研究生命科学中最新的创新型技术并将其转化为软件产品以辅助研究。 关于沃特世公司（www.waters.com ） 50年来，沃特世公司（NYSE:WAT）通过提供实用且可持续的创新，实现了全球医疗保健、环境管控、食品安全、水质监测等领域的显著进步，为基于实验室的许多机构创造了商业价值。 沃特世的技术突破和实验室解决方案开创了分离科学、实验室信息管理、质谱技术和热分析的相互组合，为客户提供了一个持久成功的平台。 沃特世公司2009年的收入达15亿美元，员工人数达5,200人；公司正在帮助全球客户推进科研进程，并为其提供绝佳的操作体验。

新一代软件加强了控制能力，独具Pathway Mapping、Process Automation功能及改进的化合物数据库通道日内瓦—（美国商业资讯）—沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）近日在瑞士日内瓦举行的第20届国际质谱大会上，推出了2.0版Progenesis? QI。该软件是一款用于液相色谱-质谱(LC-MS)小分子组学数据分析的新一代软件。 继六月份推出适用于蛋白质组大分子组学数据分析的2.0版Progenesis QI，沃特世今天发布的软件进一步完善数据平台。Progenesis QI和Progenesis QI蛋白组学软件将液相色谱-质谱(LC-MS)的数据分析速度和精度都提升至新水平，使用户能快速定量和鉴定样品中发生显著变化的小分子、脂质化合物和蛋白质。 Progenesis QI 2.0版的新功能包括：Pathway Mapping能促进将现有发现纳入生物学情境中的过程，从组学数据中获得尽可能多的信息；Workflow Automation能在没有人为干预的情况下，使软件在多个处理阶段自行运转，不仅节省了宝贵的时间，还能在夜间和周末持续运转；改进的化合物数据库通道，提高了成功鉴别化合物的机会；与EZInfo 3.0的扩展统计功能完美结合，具有双向的数据流，只需通过单一的菜单导向命令，就可实现灵活的数据挖掘。 沃特世全球营销和信息部门副总裁Rohit Khanna博士表示：“未进行深入了解的新发现是无用的。最新版本的Progenesis QI拥有改进的界面，使得软件的使用比以前更直观快速，让用户对他们的研究更有信心，并能更深入地理解获得的结果。” Progenesis QI 2.0版拥有基于研究人员的工作方式的灵活、直观易学的工作流程。它有着高度可视化的用户界面。扩展后的功能拓宽了在制药、健康科学、食品、环境和化学研究等诸多研究领域的应用。 如需了解更多有关Progenesis QI 2.0版软件的信息，请访问http://www.nonlinear.com/progenesis/qi/。更多Progenesis QI生物信息学软件的信息，请访问：http://www.waters.com/waters/zh_CN/Progenesis-QI-Software/nav.htm?cid=134790655&locale=zh_CN关于Progenesis QI软件2014年4月，在德国慕尼黑的Analytica Conference（分析研讨会）上，沃特世继收购组学数据分析软件领域的全球领导者Nonlinear Dynamics Ltd.之后，推出了Progenesis QI和Progenesis QI蛋白质组学软件。2014年6月，沃特世发布了用于蛋白质组学的2.0版Progenesis QI，扩充了信息学套装。Progenesis QI软件使研究人员能采用独特的方法分析并可视化LC-MS数据，准确定量和鉴定化合物和蛋白质。Progenesis QI软件支持所有常用的LC-MS数据格式，具有直观的导向性工作流程，能使用户能在宝贵的样品中快速、客观、可靠地找到目标化合物。Progenesis QI 2.0版拥有pathway mapping、process automation和改进的化合物数据通道等新功能，能提供增强的控制能力和功能。

HDX-MS是一种基于蛋白质主链酰胺氢原子与氘水中氘原子交换而获取有关蛋白质高阶结构和动态信息的方法。该技术可以帮助研究蛋白质折叠机制、发现配体结合位点、突出变构效应，在生物医药行业中发挥重要作用。尽管HDX-MS在蛋白质分析中频繁使用，但它通常无法进行高通量分析，且受限于大于150 kDa蛋白的分析。此外，HDX-MS生成复杂的同位素峰型常伴有谱图重叠现象，导致氘代值被错误计算。随着样品复杂性的增加，这一问题会更加加剧。目前，数据处理的方法涉及到手动检查原始数据以筛选谱图，并丢弃有任何信号问题的肽段图谱。然而这种方法随着样品分子量和复杂程度的增加变得难以执行，且容易受到人为错误的干扰（图1）。因此迫切需要一种可以消除手动筛选数据的负担，同时能够兼容更复杂的谱图（来自复杂混合物或整个细胞裂解液样品的谱图）。本文作者使用了一种自动化HDX数据分析的方法，利用data independent acquisition（DIA）采集方法同时从MS1和MS2领域获取氘代数据，并开发了AutoHX软件来挖掘和分析HDX数据。图1.传统HDX-MS数据采集与分析流程和本文使用的数据采集和分析流程比较。针对使用HDX-MS时，碰撞诱导解离（CID）碎裂模式产生的肽段碎片会伴随着气相中的氘重组现象（即scrambling现象），会影响残基水平氘代值的准确测量这一问题，作者定量研究了HDX-MS2数据的特性。作者发现，scrambling与离子传输和碎裂能量有关，且在高传输效率的条件下scrambling较严重，因此首先使用较为温和的离子传输参数和碎裂能量能够降低scrambling程度。随后作者建立了可描述碎片氘代值与该肽段可碎裂位点数量之间的线性关系（图2）。随着碎片离子长度的增加，相应的碎片离子氘代值会线性增加，因此通过回归计算可以计算出整个肽段的氘代率。这种方法不仅利用了CID产生的碎片信息，同时更为准确的计算出肽段的氘代值，排除了肽段谱图重叠对计算氘代值的干扰。图2.在一条给定肽段中，HD scrambling中，氘代值与碎片长度的关系。接着作者提出使用DIA方法来获取HX-MS2实验中MS1和MS2域的氘化数据，以实现在不同质谱平台采集数据、采集复杂样品的信息、分析自动化数据，且使得通过CID产生的MS2中提取肽段氘代值成为可能。首先作者设置了尽可能小的DIA窗口，并使用了较大的窗口重叠区域，以最小化MS2谱图的复杂性并确保每条氘代肽段至少有一个窗口（图3）。同时，作者开发了一个名为AutoHX的软件（作为Mass Spec Studio中的插件），该软件自动选择理想的DIA窗口，并从MS1数据计算前体肽段的氘代值，以及从MS2数据计算所有碎片的氘代值。同时改进了HX-PIPE（为HDX-MS量身定制的搜索引擎），使其搜库结果直接应用于AutoHX的分析。随后AutoHX使用了一系列过滤器来从数据集中解析低质量信号，然后使用基于RANSAC的谱图分析器，为所有肽段及其碎片匹配最佳同位素集合，并绘制动力学曲线图。该方法显著提高了肽段序列覆盖的冗余度（图4），从而提高了测量质量。图3. DIA窗口设计示意。图4. 基于DIA采集模式得到的序列覆盖（糖原磷酸化酶B，phosphorylase B）与基于传统HDX-MS中MS1采集模式的结果比对。接着，软件会通过MS1和MS2数据收集到的肽段前体离子和肽段碎片离子的信息，计算出相应的氘代值，同时将所有重复组计算出的氘化值集合成一个分布（通常为正态分布）,并从该正态分布中，选择最接近平均值的组合，即为精确的氘代值，利用每个时间点的氘代值生成HDX动力学曲线（图5）。作者将手动筛选检查的数据与自动分析法获得的氘代数据进行了比对，结果具有一致性，验证了自动化方法的准确性和可靠性（图6）。同时在做同一样本不同状态HDX比较实验时，AutoHX可以生成氘代差异的显著性差异分析图（Woods plot）（图7），用于比较不同状态下的蛋白结构和构象差异。图5. 氘代曲线的组合方式。图6.手动MS1数据分析和AutoHX自动计算的氘代率对比。图7.氘代差异分析流程示意图。最后作者用两个蛋白体系验证了该方法的实用性和可靠性。第一个体系为DNA聚合酶ϴ （Pol ϴ ）与其抗生素药物novobiocin结合的结构变化。通过比较手动处理与自动化处理的数据，作者发现生成的氘代差异图结果相似，提示该方法具有较好的准确性，并能够定位结合带来的氘代上升和下降区域（图8）。第二个体系是DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PKcs）与选择性抑制剂AZD7648的结合。使用AutoHX软件处理了六个HDX-MS实验的数据，快速生成了Woods图，发现大部分可检测到的稳定性增加集中在FAT和激酶结构域（图9b），还包括药物结合位点的铰链环区域（图9c），揭示了药物结合位点及其引起的动态性变化。这部分研究结果展示了自动化数据分析在药物结合研究中的有效性，特别是在分析大型蛋白质复合物和难以纯化的蛋白质时，为药物开发和疾病治疗提供了有价值的信息。图8.手动处理与自动处理的Pol ϴ 与novobiocin-bound Pol ϴ 的HDX数据作差对比。图9. DNA-PKcs+AZD7648的自动化HDX分析流程结果。总的来说，该研究开发了AutoHX软件，通过自动化数据分析和基于DIA的HX-MS2工作流程，显著提高了氢/氘交换质谱技术在蛋白质结构和药物结合分析中的效率与应用范围，使得这一领域技术更加易于使用并可供更广泛的科研社区应用。该工作的亮点，从实验设计上：考虑到了目前HDX-MS流程——数据采集、数据分析——中存在的瓶颈与局限。从方法学考察层面：方法验证科学严谨、周到。从技术上：大大降低了人工处理HDX-MS数据的成本，提高了检测能力，有提高检测通量的潜力。从科学思维上：利用了scrambling的规律，将普遍的问题转化成了机遇。HX-DIA提供了一个概念上的转变，降低了该技术的使用门槛，使该技术“平民化”。本文发表在Nat. Commun.上，题目为“Automating data analysis for hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry using data-independent acquisition methodology”，作者是加拿大卡尔加里大学的David C. Schriemer。

大连达硕信息技术有限公司(以下简称“达硕信息”)专注企业级数据的分析整合、深度挖掘与商业智能，掌握数据核心技术，提供专业化的数据处理软件产品，个性化的数据整体解决方案，以及平台级的数据整合服务。公司目前推出多款数据分析软件产品，欢迎试用。魔力TM复杂多变量数据智慧化处理软件系统 (ChemDataSolution)科学仪器数据因其高维、高通量与高复杂度的特征，价值密度大，但分析处理的困难度亦很高。食品快检与安全监测、工业过程分析与生物组学研究等众多领域所面临的在线与动态、快速与实时，以及模型共享与大数据分析等诸多问题，对智慧型数据挖掘与深度价值利用提出了现实的需求。与传统的多变量数据分析产品或仪器自带的软件相比，ChemDataSolution系统在复杂情形下的文件夹数据批载入、智能算法流、一键数据处理与多模型分析、同时模型构建、验证与预测、多线程与并行计算以及用户体验等各个方面具有开创性，是分析处理色谱和质谱，尤其是近红外等光谱数据的强大工具。主界面截图 (ChemDataSolution)该系统具有如下的特色与优势： 1、数据分析算法流算法流是指构造包含不同数据处理方法的数据整合与优化流程，设置算法参数，在实际的数据分析处理中，仅需往算法流中添加待分析数据即可获得最终结果，完整保留中间计算结果以备查验，实现更快速便捷，准确智能的分析模式。 2、一键处理与多模型处理因算法流思想可实现数据处理方法的逐级串联与优化整合，将训练集、验证集或预测集同时添加到算法流中，达到一键处理即获得所有分析结果的目的。 3、同步建模、验证与预测在算法流的使用中，用户可分别添加建模、验证与预测数据，系统先构造模型，然后再将验证与预测数据进行相同的预处理或特征选择操作，基于已构建的模型获得计算结果，同样可极大减少用户的操作步骤。 4、智能数据批载入与数据库数据载入是数据分析的基础，实现复杂情形下的数据批载入是实现智慧型数据分析的前提。通过研究不同类型数据结构，尤其是数据自动载入时可能遇到的各种情形，提出数据智能载入的整体解决方案，如数据类型与长度、数据与字符、数据分隔符、化学坐标处理、数据头文件、数据排列方式、数据载入后是否放入已经存在的数据文件中，以及多个数据文件的上述处理方式是否存在差别等。 5、用户体验ChemDataSolution实现了非常人性化的用户体验与功能，比如基于XML技术的参数预设值、保存与调用，用户偏好设置，自定义报表，特别是基于导航栏文件式的数据、图形、算法流与模型结果管理等。 代谢组学小分子化合物快速鉴定软件系统该系统由达硕信息与中国科学院大连化学物理研究所共同开发完成，是未知代谢物定性分析的不二选择。系统融合多级质谱的精确质量数与保留时间信息，实现未知代谢物的多层次鉴定分析。系统主要具有如下功能与特色： 1、完备的代谢标准化合物数据库系统以SOP的方法，在正、负二个电离模式，以及三个不同检测电压下，采用先进的AB SCIEX 5600+仪器，构建2,000个不同代谢物的LC-MSn数据库，同时包含高分辨精确一级和二级质谱，以及保留时间的信息。这也是系统的核心优势之一。 2、定性经验的传递基于LC-MSn分析的化合物鉴定，经验性极强，初学者或者研究生需要花费很大的时间与精力才能基本掌握；而且学生一旦毕业，其定性结果与经验又无法为实验室继续利用，导致学生循环往复，研究组的积累却很是有限。系统通过不同成员构建灵活的扩展库数据库、未知物数据库，本地与局域网互联互通，以及强大的数据库功能，达到这样的目标：“研究生毕业不要紧、定性知识留下来”，“新进实验室不要紧，站在师兄师姐的肩膀上”。 3、多层次定性分析除上述自建标准化合物数据外，系统集成HMDB、Metlin、LIPID MAPS以及MMCD网络数据库，用户可在系统直接批量搜索这些数据库，实现与自建数据库分析结果的比较、融合与定性结果相互补充、扩展。在此基础上，用户可实现自建标准化合物数据库、网络数据库、扩展数据库，以及未知物数据库的综合定性分析，并可在不同数据库所得到的结果间相互比较分析，以获得最可靠的鉴定结果。此外，系统通过先进的样本间数据校正、定性匹配算法、原始数据批载入，批量定性分析，快速丰富查询(如中性丢失等)，以及优越的用户体验等功能，实现代谢小分子化合物的快速鉴定。主界面截图 (代谢小分子化合物快速鉴定软件系统)

高内涵细胞成像分析系统是一种利用高倍镜成像技术对细胞进行图像采集和分析的仪器设备。得益于显微成像、自动化和计算机等技术的迅猛发展，使其能够对大量细胞进行高分辨率成像和数据分析，实时提供海量多维生物学信息，广泛应用于生物医学、药物筛选等领域。为帮助大家及时了解高内涵成像分析前沿技术、创新产品与解决方案，仪器信息网特别组织策划《窥微探秘，高内涵细胞成像前沿技术与进展》专题（点击查看），本期，特别邀请到深圳倍捷锐医学科技公司联合创始人兼CEO孙瑞谈一谈倍捷锐高内涵成像分析系统发展历程、创新技术以及对未来市场的看法。仪器信息网：请介绍一下高内涵成像技术的发展历史。孙瑞：高内涵成像（High Content Imaging, HCI）技术起源于上世纪90年代初期，基于高通量筛选（High Throughput Screening, HTS）技术衍生而来。HCI技术融合了细胞生物学、光子学、实验室自动化和图像分析等不同学科的技术，能够大规模地采集和分析来自不同生物样本类型的显微图像。简而言之，高内涵成像是指自动化获取和分析生物样本显微图像的过程，其三大核心技术分别是光学显微技术、自动化和分析算法。1997年，美国Cellomics公司开发了首个完全集成的高内涵成像平台Array Scan，通过一站式的解决方案，实现了自动化采集以及图像处理、分析、归档和可视化等功能。随着技术发展，2000年左右出现了更为复杂的高内涵成像仪器，比如配备尼普科夫盘激光共聚焦、激光扫描细胞计数仪等。2000年代末期，灵活的台式高内涵成像仪器开始普及。2010年代，高内涵成像仪器性能得到显著提高，开始应用于高通量生物分析。近年来，随着AI算法和大数据等新技术不断发展，高内涵成像图像分析软件变得更加先进，不仅能够处理更大规模的数据集，还能从多个维度捕捉和解析信息。例如，深度学习已被用于自动量化单个细胞中的结构和动态变化。这些方法不仅提高了分析速度和准确性，还能够揭示以前难以察觉的细胞特征和模式。目前，高内涵成像技术已经能够实现3D成像。高内涵成像硬件及配套软件的发展现有的高内涵成像系统主要分为宽场荧光显微镜型、共聚焦荧光显微镜型以及激光扫描型等，大多数基于荧光标记成像的方法，通过标记细胞不同成分来获取细胞图像并进行分析，但荧光标记存在光漂白、光毒性、速度慢以及标记过程对细胞造成活性影响等问题。无标记成像技术的出现突破了这些限制，通过利用细胞自身的光学特性，如折射率的变化或散射光的特性，实现了无需任何标记的细胞成像，能够更加真实、自然地观察细胞状态。然而传统无标记技术如相差成像、微分干涉成像等存在信息量不足的缺陷，虽已有结合AI的案例实现丰富的细胞分析功能，但仍然无法满足无标记高内涵分析的需求。定量相位成像技术（Quantitative Phase Imaging, QPI）是一种无标记的显微成像技术，基于干涉仪与全息投影的光路设计，能够定量提供纳米级精度的表面形态信息，且无需扫描，更加节约时间与算力。因此，QPI技术适用于快速大规模的细胞分析。在QPI技术前沿应用探索中，已经成功实现对细胞形态、物质分布、机械特性、折光率分布、三维偏振张量等多个参数的定量成像，进而能够精细区分细胞类别。借助QPI技术带来的全新物理参数，不仅解决了传统无标记成像信息量不足的问题，同时扩展了高内涵成像的应用范围，也为生命科学研究与产业发展带来了新的希望和可能性。高内涵成像技术演化历程仪器信息网：贵司高内涵细胞成像分析系统的发展历程是怎样的？有哪些里程碑事件？孙瑞：深圳倍捷锐医学科技公司（以下简称：倍捷锐）的核心科技是基于QPI成像方法实现的无标记高内涵成像技术（NHQ）。NHQ技术最早成型于2018年，在香港中文大学生物医学工程系周仁杰教授LAMB实验室完成概念验证。2019年，倍捷锐成立于香港科学园，获得了香港科技署的种子轮支持，同时完成了第一代原理机核心光学组件的开发。翌年，公司成功交付了首台产品于中科院沈阳自动化所（沈自所），并在同年荣获了《麻省理工科技评论》中国生命科学创业大赛“年度新锐” 、“2020粤港澳大湾区最具创新力公司50”等多项大奖。2020年至2022年期间，倍捷锐先后加入Merck创新训练营、NVIDIA Inception Program计划进行应用场景拓展和新功能开发，并与蔡司达成合作，成功开发出蔡司模组NHQ-Zeiss。此外，倍捷锐于2022年成功加入了深圳脑科学技术产业创新中心，并在2023年获得了脑科学企业认定以及千万级天使轮融资。倍捷锐始终致力于为生命科学工作者提供更高效便捷的科研工具，历经5年打磨，最终在2024年7月发布重磅产品——NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪。倍捷锐NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪仪器信息网：目前贵司主推的高内涵细胞成像分析系统产品有哪些？并谈谈该产品的核心竞争力（包括成像、数据处理、算法分析和自动化等方面）孙瑞：目前倍捷锐主推的产品是NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪，其核心竞争力在于成像、自动化和智能化分析三大方面。在成像方面，NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪具有6个成像通道，多种成像模态。首先是倍捷锐所专注的定量相位显微技术（QPI技术），就像前面所述，它是一种无标记、快速、无损、高分辨率的新兴显微成像技术，能够定量表示细胞产生的形貌和动态变化，可在不对样品进行任何预处理的情况下，测量微观物体透射光（或反射光）的相位延迟，生成反映物体形态学和动力学的图片，再通过分析相位分布图获取细胞的干重、力学特性、密度分布等全新信息。如果把基因组测序比喻为“指纹识别”系统，那么 QPI 技术则是“人脸识别”系统。另外，NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪还兼备新一代明场技术与四通道荧光成像方案，不仅提升了成像的清晰度，还能捕捉到更为丰富的细胞细节，再搭配多通道影像融合的功能，进一步提升了观察分析的深度与精度，达到了更高维度。从左到右依次为：明场，QPI，四个荧光通道，荧光融合图像在自动化方面，用户可以一键控制仪器电动门开关，通过自动定位聚焦提升操作效率与成像质量，一键启动自动图像拼接，将高速孔板扫描的微观数据汇成一幅超大视野总览图。对于有活细胞长时间多形态成像需求的用户，设备还能结合微流控、孵育器等装置实现流式成像及自动控制延时成像，减少人工操作，极大提高分析效率。 人关节软骨细胞（40×），LFAITM软件大视场图像拼接在软件系统方面，综合运用人工智能和大数据分析等技术，倍捷锐开发出独特的LFAITM智能分析系统。不仅可以进行细胞分类、精准计数、活性分析、行为分析等复杂任务，还结合QPI技术推出了细胞力学分析、干重分析等创新功能。LFAITM 软件细胞分类工作原理仪器信息网：贵司高内涵细胞成像分析系统主要应用哪些领域的哪些实验环节？有哪些代表性用户单位？孙瑞：NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪凭借其多样化的成像模式、自动化操作以及智能AI分析展现出广阔的应用前景，目前主要应用领域包括药物作用机理分析、组织病理研究、细菌活性检测、细胞周期观察分析、血液分析、植物学研究、神经细胞动作电位分析、生殖细胞活性分析等。具体而言，可用于单细胞计数与分析、细胞分类、形态分析、药物-细胞影响分析、细胞追踪、行为分析、力学分析等实验环节。现阶段，倍捷锐团队已与香港中文大学、麻省理工学院、斯坦福大学、康乃狄格大学、厦门大学、沈阳自动化所、清华大学、上海药物所、默克、蔡司等单位建立友好合作关系。仪器信息网：请点评荧光成像系统、透射光成像系统和共聚焦成像系统等不同成像方式的优劣势？孙瑞：荧光成像系统通过使用特定波长的光照射样品，使样品中的荧光分子被激发而发射出荧光，随后被检测器捕捉并转化为图像。其优势包括：高度特异性，针对特定的分子或结构实现高特异性成像；灵敏度突出，即使样品中的目标分子含量较低也能通过荧光信号检测出来；多色成像，能够同时使用多种荧光染料实现多通道成像，便于同一时间观察多种细胞组分。然而，荧光成像系统也存在一定局限性，如细胞活性差、光漂白、光毒性、成像速度慢等问题。透射光成像系统基于透射光原理，光线穿过样品后被显微镜的物镜收集并成像，适用于观察透明或半透明的样品。其优点主要是样本无需进行化学标记，避免了标记过程带来的影响，且操作也相对简单。但相比于荧光成像，透射光成像的对比度较低，难以区分细微的细胞结构，而且因其采用可见光波段，其分辨率也会受限于光的衍射极限。共聚焦成像系统采用激光扫描和针孔过滤技术，能够提供基于荧光成像的超分辨率成像，显著提高横向和轴向分辨率，同时还能捕捉细胞的三维结构信息。除了荧光成像所面临的问题之外，其设备成本相对较高，逐点扫描的方式也导致了成像速度相对较慢。仪器信息网：未来高内涵细胞成像分析系统技术发展趋势如何？最看好哪些应用细分？孙瑞： 首先，无标记成像技术的兴起将减少对荧光标记的依赖，降低对细胞的潜在影响。例如，基于定量相位显微技术的无标记高内涵活细胞分析仪，能够实现对细胞的实时、无标记监测；其次，随着3D细胞培养技术的应用日益广泛，高内涵成像系统需能够支持三维成像，以更准确地模拟并反映细胞在体内的真实生长环境；人工智能和机器学习等前沿技术不断成熟融合，将被更深入地整合到高内涵细胞成像分析系统中，大幅提升数据分析的效率与精确度。自动化的特征识别和分类将变得日益普遍，从而降低对人工操作的依赖；高通量筛选与高内涵成像更加协同，进一步推动药物发现及疾病模型的研究进程；最后，为了提高科研人员的工作效率，成像分析系统的用户界面将设计得更加直观易用，减少学习成本。此外，标准化的工作流程和数据格式将促进不同实验室间的数据共享与结果对比。得益于技术不断创新突破，高内涵细胞成像分析系统的应用场景正不断扩大。目前，它在药物发现与筛选、类器官研究、干细胞研究、免疫学以及神经科学等关键领域展现出巨大的潜力和前景。例如，类器官作为一种新兴的细胞培养模型，能够更真实地反映人体组织的结构和功能，高内涵成像分析系统可以监测类器官发育过程中细胞的变化，为疾病建模和药物测试提供支持。干细胞在再生医学和疾病模型建立中扮演着重要角色，高内涵成像系统可以帮助研究人员更好地了解干细胞的分化过程和功能特性。总之，高内涵细胞成像分析系统的未来发展趋势将更加注重技术创新和应用扩展，特别是在药物发现、类器官研究、干细胞研究、免疫学和神经科学等领域的研究应用。随着技术的进步，这些系统将会更加高效、智能，并且更容易被科研人员所接受和使用。孙瑞 倍捷锐联合创始人兼CEO孙瑞，倍捷锐联合创始人、CEO，厦门大学生科院大湾区院友会副秘书长。毕业于波士顿大学生物医学工程专业, 拥有多年科技型技术转化的经验。从2015年起，分别创始并主导了波士顿大学生物医学工程系脑血管造影术实时监控跟踪技术、哈佛大学与美国东北大学联合主导的肝脏体外器官芯片筛药技术的产业化。在2016年主导创建了服务于年轻华人科学家的产业化协会‘波士顿破蛋计划协会’。19年起作为联合创始人全职加入倍捷锐，推动无标记高内涵成像技术产业化，并构建倍捷锐与默克、蔡司、英伟达、以及国内多所高校的深度合作。关于倍捷锐倍捷锐（BayJayRay）由来自香港中文大学的团队联合MIT、波士顿大学等高校成员共同创立。公司致力于开发创新性先进光学成像技术，以无标记显微技术——定量相位成像技术作为核心，拓展其在生物医学的产业方向的应用，并矢志于借助中国制造优势赋能生物医学产业，推动国产制造新高度。欢迎投稿！投稿文章将在《高内涵成像技术》专题展示并在仪器信息网相关渠道推广。投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13331136682（同微信）。

生命科学研究过程离不开各类科学仪器的帮助，仪器信息网特别策划话题：“生命科学技术平台经验分享”，邀请高校、科研院所公共技术平台的老师分享技术心得和经验，方便生命科学领域研究人员了解相关技术进展，学习仪器使用方法。本篇由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心化学生物学技术平台陈铭研究员和高级工程师赵宏伟联合供稿，以下为供稿内容：高内涵成像分析系统，通俗来讲就是自动化成像平台和图像定量分析平台的集成，于20世纪90年代中后期推出第一代产品。高内涵成像分析系统的出现得益于自动化技术的进步，也依赖于计算机辅助的图像自动采集和信息提取能力的提升，其鲜明特点就是图像采集速度快、样品检测通量高、数据分析功能强。高内涵主要应用于高通量药物筛选和功能基因组筛选的细胞表型类实验检测，也适用于中低通量的细胞学研究中实验条件的摸索和优化。本文主要从图像高通量采集和图像批量分析两个方面介绍一下应用心得，并简要介绍一下我们在高内涵使用中遇到的一些思考。1. 自动化成像：图像采集要兼顾成像速度和成像质量的平衡作为高通量检测设备，高内涵的成像速度非常快，现在的技术能在5分钟之内完成一整块384孔板的单通道单视野的高质量图像采集。高内涵的成像对象通常是板底透明的微量多孔板，包括1-1536孔板，其中以96孔板和384孔板的使用最为常见。当然，借助于适配器的使用，也可以实现对培养皿和玻片的观察。根据板底材质的不同，分为PS材质多孔板和玻璃底多孔板，其中板底透明的黑色PS材质微孔板使用较广泛。根据板底厚度的不同，板底厚度大于200 μm的属于厚底板，小于等于200 μm的属于薄底板。薄底板多用于高数值孔径物镜的成像，厚底板适配于长工作距离物镜。同时，由于高数值孔径物镜比较宽，容易与多孔板边缘的裙边相撞，导致多孔板最外面的一圈的孔无法成像，现在也有低裙边的多孔板来兼容高数值孔径物镜的整板成像。此外，出于特定的实验目的，还有一些特殊的板型，也可以在高内涵上进行图像采集，比如适用于3D 类器官培养的U型底多孔板，用于研究细胞迁移能力的Transwell孔板等。区别于一般的荧光显微镜，高内涵属于自动化的倒置荧光显微镜，通常搭配自动化的载物台来驱动多孔板的移动。目前通用的载物台是机械载物台和高精度磁悬浮载物台，可以实现连续时间点成像后稳定的视频输出。由于所有的微孔板的板底都无法保证厚度是绝对一样的，因此高质量图像采集的自动化还依赖于精确自动聚焦技术的发展。常用的聚焦方式包括基于激光的硬件聚焦和基于图像的软件聚焦。基于激光的硬件聚焦是通过光源的反射或折射实现的，利用近红外激光探测微孔板的底部界面作为自动聚焦的参照，特点是速度快、重复性高、光毒性低。我们平台目前使用的高内涵设备的聚焦方式为硬件聚焦，包括双峰探测和单峰探测两种板底探测方式。双峰探测的原理是利用激光探测微孔板板底下表面和空气之间的界面得到第一个探测峰，物镜继续向上移动，激光会探测到微孔板板底上表面和溶液之间的界面得到第二个探测峰，对于样品的聚焦就是在第二个探测界面上加上聚焦高度实现的。这种双峰探测方式可以保证同一个荧光通道的图像都是在样品的同一高度上采集得到，聚焦精确，但同时也相对容易受到一些因素的干扰造成聚焦困难，包括微孔板板底的厚度及均一度，以及溶液的性质和体积等。当使用低倍物镜或检测玻片样品时，双峰探测模式不再适用，只能使用单峰探测方式，即在自动聚焦时只能探测到多孔板板底的下表面和空气之间的界面或者玻片和空气之间的界面。单峰探测模式下，自动聚焦的实现是把单峰界面作为聚焦参照，加上板底厚度或玻片厚度作为理论上的第二个界面从而实现样品的自动聚焦。这种单峰探测方式下聚焦更容易些，但共聚焦成像的精确度会降低。需要特别注意的是硬件聚焦对于板底的洁净程度要求较高，多孔板在进行成像前最好用喷过消毒酒精的无尘纸擦拭，而且要保证物镜镜头洁净无尘，避免因为板底和物镜上的灰尘造成聚焦失败。另外有些自动化微孔板成像设备，还配置了软件聚焦模式。软件聚焦是指机器自动在z轴上拍摄一系列图像，根据算法挑选最大对比度的图像作为样品图像，这种软件聚焦模式速度通常较慢，而且容易因细胞碎片或死细胞等原因导致聚焦不精确。作为显微镜，高内涵的成像模式也包括宽场成像和共聚焦成像。高内涵仪器上宽场成像用途比较广泛，但对于一些信噪比很低的实验或者需要观察亚细胞结构的筛选则必须使用共聚焦成像。为了适配检测通量和检测速度，因此高内涵上的共聚焦只能是转盘共聚焦，有效提高了成像速度的同时但也会导致图像分辨率受一定损失。目前主流的高内涵品牌推出的共聚焦，有较低端的LED光源的单转盘共聚焦，也有激光光源的双转盘共聚焦。由于共聚焦排除了非焦平面的杂散光，到达样品的激发光的光子数量的急剧锐减，微透镜双转盘共聚焦能极大地提高到达样品的光子数量，从而达到比较好的成像效果。高内涵的共聚焦通常搭配水镜使用，与空气镜相比，水镜的透光量是空气镜的4倍以上。另外，目前虽然有的高内涵搭配了油镜，但是油镜并不适用于高通量筛选，进行稳定的大规模自动化实验时还是空气镜和水镜更为适用。作为高通量自动化仪器，高内涵通常会搭配机械臂和多孔板堆栈来提高检测通量。考虑到荧光成像样品最好避光保存，降低荧光淬灭或衰减风险，在使用多孔板堆栈时，条件允许的情况下最好能做适当的避光措施以更好地保护样品的荧光信号。在实际科研应用中，有的实验细胞密度较低，有的实验因为药物处理或siRNA处理导致的细胞毒性问题使部分样品孔内细胞比较稀疏，有的类器官成像实验中样品只存在于孔内的部分区域，对于上述这些情况可以考虑使用低倍物镜进行预扫描，对扫描结果进行简单的图像分析确认精确的检测区域，再对目标区域进行高倍物镜下的正常图像采集。这不仅可以节省大量的检测时间，同时也避免了大量冗余数据的产生。2. 细胞图像分析：标准化、多参数、高通量、无偏差高内涵图像采集速度快和检测通量高的直接结果是会产生海量的图像数据，因此，标准的、无偏差的批量图像分析是必不可少的。同一批次的筛选样品，设置一个通用的图像分析方法，可以稳定的用于所有筛选数据的批量分析。高内涵分析软件能够根据细胞图像提取数百到数千个特征参数，用于定义或区分不同细胞表型，也可以输出所有的特征参数用于实验数据的评价。高内涵的图像分析软件可包含三个难度的分析模式：简单的预设方法模式，灵活的模块化组合模式，以及难度最大的个性化分析方法开发模式。预设方法模式对操作新手比较友好，按照实验类型简单修改后套用即可，比如细胞计数、荧光强度分析、细胞增殖分析、细胞凋亡分析、蛋白核质转位分析、蛋白受体内化分析、Spot分析等等。由于面临的实验需求多种多样，在我们平台的实际科研应用中高内涵图像分析通常采用灵活的模块化组合模式，优化调整不同的模块参数使其更加贴合具体的实验需求。基于这种分析模式，细胞的亚群分析、基于图像的纹理分析、细胞周期分析、Spot分析、神经细胞分化分析、单细胞迁移轨迹追踪分析、微核分析、类器官分析、免疫细胞杀伤分析等实验类型，都已获得很好的分析效果。图像分析主要包括以下步骤：图像的处理、图像分割、特征参数的定量和提取、细胞亚群分类和结果输出。图像分析环节特别具有挑战性的步骤就是图像分割，尤其是对于样品质量比较差或者是没有荧光标记的明场图像而言。对于细胞分布不均匀，细胞核拥挤成团的样品的分割，往往要尝试很多分割方法，包括对图像进行锐化或模糊化处理、通道叠加、调整细胞识别方法的荧光阈值或对比度、优化不同切割方法的参数等，从而获得最好的分割效果。对于分割不理想的图像，可以将细胞区域和背景区域分割，对细胞区域进行整体定量。现在随着机器深度学习技术在高内涵图像分析软件中的应用拓展，软件图像分割能力已得到很大提升。当微孔板上孔内细胞表型的异质性比较大的时候，采用整孔平均值这样的参数定义不同处理之间的差异时，往往信号的窗口比较小。为了增大信号窗口，可以考虑采用将细胞群体划分为不同的亚群，针对不同的亚群进行数据分析，或者是计算某个亚群在群体细胞中的占比。对于荧光图像的分析，多数情况下平均荧光强度（即mean-mean值，每个孔内所有像素点的平均荧光强度）可以反映不同孔之间的差异，但当不同处理导致细胞形态发生变化时，总荧光强度的平均值（即sum-mean，每个孔内所有细胞的总荧光强度的平均值）更能反映真实的孔间差异。对于一些荧光强度比较低的样品，阴性样品和阳性样品的信号窗口不够大的时候， 通过扣除背景信号，也可以提高阴性阳性之间的信号窗口。我们常用的背景信号的计算方法有四种：① 通过平均荧光强度和对比度，反推背景荧光强度；②通过纹理分析，找出没有细胞的区域定义为背景区域，定量该背景区域的荧光值为背景荧光强度；③圈选细胞之外的一圈无细胞区域为背景区域，定量该区域的荧光强度；④制备没有荧光标记的细胞孔，该孔的荧光值作为背景荧光。高内涵分析软件虽然能够对细胞图像提取成百上千个生物学参数，但大多数情况下，简单表型只需要其中一个或几个参数就可以进行数据评价，判断药物处理效果和反映趋势。常用的参数包括：荧光强度、荧光总强度、细胞数量、细胞面积、阳性细胞比例、荧光强度比值等。但是有一些复杂的细胞表型，无法用单个或几个参数进行简单区分，这时候结合软件的机器自学习功能/深度学习功能，利用多参数体系对细胞群体进行分类，可能更容易实现不同表型的区分。3. 高内涵系统使用过程中需注意完善的地方总的来说，高内涵细胞成像和图像分析功能都很强大，但是在实际的使用中也面临着一些问题和挑战。首先，高内涵实验产生的数据量非常庞大，高效安全的数据存储管理非常重要。如果由于配套电脑的硬盘容量跟不上实际实验规模的需求，仪器管理员往往会处于频繁的数据备份和硬盘清理工作中。同时也需要有高速稳定的数据信息传输途径，确保采集好的图像能及时传输到分析软件系统，避免发生数据丢失的情况。其次，图像分析对电脑的运算性能要求比较高，特别是有些类型的图像分析方法步骤复杂，定量参数繁多。比如单细胞实时追踪实验，需要对单个细胞的多个连续时间点进行多参数定量统计，最后的结果输出阶段也需要对单个细胞数据进行呈现，因此对电脑的运算能力很有挑战。如果配置的数据分析电脑性能与这类图像分析的需求不太匹配，往往会导致分析速度过慢甚至容易发生宕机现象。最后，对于实心的类器官样品，目前常见的高内涵系统的激光穿透效率和成像分辨率还不足够理想，重构获得的三维图像可以用于获取体积面积等参数，但还不太能对球体深处内部细胞进行高质量分割，也较难获取准确的蛋白定位信息。相信这也是高内涵成像系统在未来发展提升中会逐渐优化解决的一些要点。本文作者：赵宏伟，化学生物学技术平台，高级工程师陈铭，化学生物学技术平台，平台主任，研究员

p style=" text-indent: 2em " 6月4日，贝克曼库尔特生命科学宣布收购 strong 在线流式数据分析网站Cytobank /strong 。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 400px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/5dece831-c14b-44fd-b845-91ceee0ecbce.jpg" title=" 贝克曼.jpg" alt=" 贝克曼.jpg" width=" 400" height=" 400" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　Cytobank是一家位于加利福尼亚州的单细胞数据分析软件即服务(SaaS)公司。主营业务是为业界提供基于云和机器学习的软件平台，用于多参数单细胞数据分析，共享和归档。该平台能够在多个站点之间实现高效的多维多组学数据分析、可视化和协作，大大提高了研究效率。 /p p 　　Cytobank公司的数据分析技术恰好可与贝克曼库尔特CytoFLEX LX 21色流式细胞仪联合使用，用以满足基础和临床研究科学家日益增长的高复杂性工作流程和数据分析需求。 /p p 　　“我们很高兴将Cytobank创新性的软件解决方案添加到我们的流式细胞仪业务中，”贝克曼库尔特流式细胞仪业务部副总裁兼总经理Mario Koksch表示，“我们现在可以为制药/生物制药企业、学术临床科研机构客户提供更加标准化、更灵活的高端数据分析解决方案。” /p p 　　“Cytobank也很期待加入贝克曼库尔特，通过协作配合，帮助我们进一步开发Cytobank技术平台，为全球领先的科学家提供服务，”Cytobank总裁兼首席执行官David Craford表示。 /p p 　　本次收购，Cytobank将成为丹纳赫生命科学平台下贝克曼库尔特生命科学事业部一员。据了解丹纳赫生命科学平台在2018年创造了约65亿美元的收入。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 扫码关注3i生仪社，解锁更多生命科学仪器资讯！ /strong /span /p p span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/e47bd4ba-611b-48ed-9422-baa417f58186.jpg" title=" 640.jpg" alt=" 640.jpg" / /p p br/ /p

2月26日，由中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）牵头承担的国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项“单细胞质谱分析仪”实施方案论证暨启动会在中国计量院昌平院区召开。科技部中国21世纪议程管理中心、国家市场监督管理总局（以下简称“市场监管总局”）科财司相关领导，中国计量院院长方向、副院长戴新华及相关部门负责人，项目和课题负责人、各承担单位代表共40余人参会。中国科学院院士谭蔚泓、中国电子科技集团有限公司首席科学家年夫顺等11位项目领域专家和联影医疗技术集团有限公司中央研究院副院长贺强等3位责任专家与会指导。会议以线上线下结合的方式进行。会上，中国计量院院长方向对科技部和市场监管总局长期以来对中国计量院发展的支持表示感谢，对参会的领导和专家表示欢迎，同时从细化方案、加强沟通合作、注重需求牵引和技术驱动结合等方面对该项目提出要求。中国21世纪议程管理中心和市场监管总局科财司领导对项目的实施及管理提出了建议。项目负责人、中国计量院副院长戴新华汇报了项目的总体情况、技术路线及预期成果等。来自中国计量院、宁波大学、中国科学院深圳先进技术研究院、中国医学科学院肿瘤医院等单位的课题负责人依次对课题实施方案和最新进展进行了汇报。论证会专家组成员在听取了项目和课题实施方案汇报后，对项目实施方案总体给予充分肯定，同时从各自专业角度为项目及课题实施提出了建设性意见。中国计量院相关部门负责人在会上介绍了项目管理和经费管理的制度办法。据项目负责人戴新华介绍，细胞是生物体结构和功能的基本单位，从单细胞水平开展分子生物学研究，对疾病诊疗、药物研发等具有重要科学价值。然而，单细胞内化合物种类多、含量低，基质复杂且不可重现，如何实现单细胞内目标化合物的精确测量和深度解析是当今世界难题。近年来质谱技术在单细胞分析中受到广泛关注，但现有质谱分析装置存在通量不足、灵敏度不够、可测化合物种类不全等问题，严重影响了单细胞分析的进一步发展。据此，该项目围绕单细胞分析重大需求，攻克单细胞识别采样、有效成分提取、多目标物高效离子化、超灵敏质谱分析等关键技术难题。通过系列关键技术突破和关键部件及整机研制，实现高通量样品制备系统、自动化取样系统、多极性离子源系统、超灵敏质量分析器系统以及高速数据处理系统等多模块的构建和集成，完成高灵敏、高通量、自动化单细胞质谱仪整机研发及工程化和产业化，形成技术就绪度达八级的产品。在此基础上，建立单细胞代谢组全自动分析新方法，并开展癌变机理、胚胎发育等多领域应用研究。项目组在单细胞质谱分析装置研发上具有深厚基础。中国计量院、宁波大学和中国科学院深圳先进技术研究院此前分别获得了一项国家自然科学基金重大科研仪器研制项目的支持，开展四极杆-离子阱气相离子选择性富集质谱技术、单细胞自动化小体积精准取样技术、多功能高效离子化技术等与该项目密切相关的系列研究工作，为该项目的顺利实施奠定了坚实基础。该项目完成后，有助于从单细胞水平开展癌症、胚胎微环境和代谢重编程研究，在癌变机理研究、抗癌药物筛选和优生优育等领域具有广阔应用前景。项目成果将显著提升我国质谱装置自主研发实力，对推动我国重大科研仪器设备自主研制具有重要意义。背景介绍：2022年2月21日，国家科技部发布了国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2022年度项目申报指南的征求意见稿。指南中列出高端通用科学仪器工程化及应用开发、核心关键部件开发与应用两类科学仪器专项，涉及高分辨率二次离子质谱分析仪、单细胞质谱分析仪、多模态超高分辨率成像仪等66个科学仪器的研发。同时列出科研试剂、实验动物和科学数据条目，较为完整地对该重点专项的研发与应用做了阐释并提出了目标。本重点专项的总体目标是加强我国基础科研条件保障能力建设，着力提升科研试剂、实验动物、科学数据等科研手段以及方法工具自主研发与创新能力；围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，以关键核心部件国产化为突破口，重点支持高端科学仪器工程化研制与应用开发，研制可靠、耐用、好用、用户愿意用的高端科学仪器，切实提升我国科学仪器自主创新能力和装备水平，促进产业升级发展，支撑创新驱动发展战略实施。2022年度指南部署围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持95个项目和9个青年科学家项目。

类器官（Organoids）是利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维培养而形成的具有一定空间结构的组织类似物，结合高超的成像技术，彻底改变了人们对培养皿中生命活动的理解方式，在人类发展和疾病机制方面为研究人员提供更多见解。1个月前，伯桢生物携手复旦大学博士、徕卡显微镜工程师联合直播 ——「类器官成像那些事儿（上、下）」，深度解析类器官明场下拍摄技巧，类器官免疫组化免疫荧光拍摄技巧，和类器官高分辨率成像，不同组织来源类器官包埋注意事项等，收获热烈反响。12月8日，本周四19:00，伯桢生物将再次与我们合作，携手复旦大学博士和徕卡客户成功管理专家与各位学者共续「类器官成像那些事儿（番外篇）」。报名方式报名入口一：扫描下方二维码，预约报名直播内容抢先看畅聊类器官数据分析模块一如何实现类器官图像3D拍摄后处理模块二解析类器官成像及荧光信号定量分析模块三基因类器官拍摄后核分析及细胞空间分布解析附件模块如何在文章中展现一张科学，精 准，惊艳的图片。目前，活动进入到专家评审阶段，尽情期待！评委组专家简介曾艺中国科学院分子细胞科学卓 越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）研究员曾艺，研究员，博士生导师，中科院上海生科院生化与细胞所研究员。获国家“杰出青年基金”、上海市“优秀学科带头人”、谈家桢“生命科学创新奖”、腾讯“科学探索奖” 。长期研究成体干细胞命运决定的调控机制，在发现新的成体干细胞的身份、建立成体干细胞的体外扩增体系、发现干细胞微环境因子方面取得一系列国际领先的研究成果。担任 eLife 期刊编辑及Development、JBC 编委, 中国干细胞生物学会委员。章永春上海交通大学 长聘教轨副教授章永春，上海交通大学生命科学技术学院，长聘教轨副教授副教授，博士生导师，独立课题组组长，2020年入选上海市海外高层次人才引进计划项目。目前主持国家和上海市自然科学基金面上项目。先后于南开大学获得学士学位，美国罗切斯特大学获得博士学位，哥伦比亚大学从事博士后研究。目前课题组主要聚焦利用3D类器官、干细胞、转基因小鼠及多种分子生化手段研究消化道器官再生与癌症形成机理，探索开发肿瘤新型治 疗方案。课题组已在Nature、Cell Stem Cell等知名学术期刊发表多篇论文。熊春阳北京大学 教授熊春阳，北京大学工学院力学与工程科学系教授、博士生导师。1995年于北京大学力学系获得学士学位，2000年于北京大学力学系固体力学专业获得博士学位；2000-2002年在北大电子学系进行博士后研究，2002年留校工作至今。现为北京大学工学院力学与工程科学系教授、博士生导师，北京大学前沿交叉学科研究院兼职研究员，中国力学学会/生物医学工程学会生物力学专委会委员，中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会委员，中国力学学会流体力学专委会微纳尺度流动专业组委员。目前主要从事力学-材料-微纳米技术-生物医学的交叉研究，包括力生物学、力材料学、类器官工程、器官芯片等。已主持国家自然科学基金项目7项，纳米973项目子课题负责人1项，主持或参加其他国家或地方课题20余项。已发表SCI论文80余篇，申请国家发明专 利20余项。Emmanuel Enoch K. Dzakah (Ph.D.)伯桢生物技术总监，加纳University of Cape Coast研究生导师，中国博士后国际引进人才，中国博士后特别资助（站前）获得者，南方医科大学皮肤病医院博士后，中国科学技术大学博士，细胞与免疫学家，传染病学专家， 多年国际生物医药产业经验。研究成果包括成功制备以及生产疟疾， HIV等传染病的检测单抗与快速诊断试剂，衣原体与HIV-1共感染的机制研究，RNA 如何调控秀丽线虫的发育与寿命以及利用肿瘤类器官模型研究癌细胞起源与高频突变基因致癌效能，以第 一/通讯作者身份于国际权威期刊Genome Biology, J. Investigative Dermatology, J. Genetics and Genomics, Malaria Journal, BMC Microbiology 等发表系列研究论文。那洁清华大学 副教授那洁，清华大学医学院教授， 本科毕业于北京大学医学部获医学学士学位，于美国佛吉尼亚大学获细胞生物学博士，2002前往英国剑桥大学进行博士后研究，2005年获得英国医学研究学会干细胞事业发展研究员基金。2010年回国在清华大学医学院任教。主要研究方向为干细胞与再生医学，人类多能干细胞向心血管细胞、造血干祖细胞和免疫细胞分化的调控机制，应用这些细胞制作类器官模型, 研究人类器官发育和疾病机理，促进细胞治 疗等临床转化应用。获得科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金等的资助。在Nature、Science等国际权威刊物发表干细胞、胚胎发育、类器官方面论文70篇，他引3000余次。曾获得教育部高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)一等奖。获得若干项国家专 利。为多个国际学术刊物的审稿人，国际干细胞研究学会会员，中国动物学会生殖生物学分会委员，中国细胞生物学学会，生理学会会员。蒋明浙江大学 研究员浙江大学医学院研究员，博士生导师。毕业于复旦大学生命科学学院，获得生物物理学博士学位。先后在美国罗切斯特大学、哥伦比亚大学进行研究工作。长期从事前肠起源的器官包括食管、胃和肺的干细胞在器官损伤再生及在肿瘤中的功能研究。以类器官结合动物模型，鉴定不同类型和起源的干细胞在参与损伤后再生以及在肿瘤形成过程中的作用，已发表一系列高水平SCI研究论文，包括Nature，Journal of Clinical Investigation、Developmental Cell和PNAS等多篇领域内顶 级期刊。承担科技部重 点专项和国家自然科学基金等研究课题。获得国家发明专 利1项。黄卫人深圳大学第 一附属医院 研究员黄卫人，二级教授，深圳大学第 一附属医院（深圳市第二人民医院）泌尿外科，国家重 点研发计划项目首席科学家。国家地方联合肿瘤基因组临床应用关键技术工程实验室执行主任，广东省泌尿生殖肿瘤系统与合成生物学重 点实验室副主任，深圳市医学基因重编程技术重 点实验室主任。主要从事泌尿系统肿瘤精 准医学及合成生物学应用基础研究，在包括Nature Methods、Nature Communications、Advance Science、Genome Biology、 ACS Synthetic Biology等杂志以通讯作者或者第 一作者发表SCI论文60余篇，相关成果获得深圳市自然科学奖二等奖1项，中华医学科技奖1项，获得发明专 利授权11项。高天龙徕卡生命科学部高级应用专员2007年毕业于中科院生化细胞所，后从事癌症相关的细胞免疫治 疗行业多年。2013年加入徕卡显微系统，负责生命科学领域的共聚焦、活细胞工作站、激光显微切割系统等高端显微成像系统的技术支持。了解更多：徕卡显微

日前，岛津制作所推出了三重四极杆液相色谱质谱联用仪（LC-MS/MS）用可选软件“Peakintelligence”，该软件搭载了利用AI（人工智能：Artificial Intelligence）开发的算法。 本产品可在利用LC-MS/MS与“一次代谢产物方法包”或“细胞培养分析方法包”※1进行分析时，自动检测出画面上频繁出现的峰※2。以前凭借操作员目视确认的工序交由软件完成，实现了研究现场的工作方式改革。本产品是与富士通株式会社、株式会社富士通研究所联合研究开发※3的。 被广泛应用于疾病早期发现和食品农残检测等各种用途的质谱分析仪，随着仪器的不断进步，所采集的数据量越来越庞大。因此，在对仪器采集的数据进行分析时的“峰积分”※4作业成为检测过程中的瓶颈。由于大量的峰检测需要目视确认，故难以做到全部自动化，往往需要花费很长时间的峰积分也成为了沉重的负担。此外，因人为失误或者习惯不同，导致每位操作员的操作精度也参差不齐，加之不能排除被人为篡改的可能性。在医疗和新药开发等生命科学类研究现场，“排除人为因素的高精度峰积分自动化”成为急需解决的课题。 自2016年起，岛津制作所与富士通、富士通研究所联合开展有效利用AI进行峰自动检测技术的研究。本公司承担“弥补teaching data※5不足部分的数据生成技术”研究，富士通与富士通研究所承担“学习熟练操作员分析技巧特征提取技术”研究，生成的7万个teaching data通过Deep Learning（深度学习）功能进行学习。联合研究结果显示，与熟练操作员的目视?手动处理相比，AI实现了误检测率7%，未检侧率9%的高精度检测，因此，此次“Peakintelligence”得以发售。 可选软件“Peakintelligence”虽然是为LC-MS/MS中的生命科学领域（一次代谢产物、细胞培养）而研发的，但将逐步扩大应对机型与应用领域。今后，我们仍将继续开展AI技术研发，利用AI技术，努力提高使用本公司产品的所有分析仪器用户的工作效率。※1 方法包：以产品的形式提供将分析条件与预处理程序等进行优化的“ready-to-use”特定用途分析相关信息。与在用户关注度高的领域有实际业绩的研究人员联合研发。※2 峰：表示从质谱分析仪采集的数据（图表）的波形（峰）。其高度和面积表示化合物的含量。※3 联合研究：开发时，从大阪大学研究生院工学研究科福崎英一郎教授、该研究生院信息科学研究科松田史生教授获得了研究人员需要的输入量和技术性建议。岛津制作所与大阪大学设置了“大阪大学岛津分析创新联合研究讲座”，推进以代谢组学为中心的分析技术的开发与应用。※4 峰积分：确定峰的起点和终点，定义峰的工序。一般的软件都是设置参数以期实现自动检测，但部分峰需要操作人员目视确认、校正。※5 teaching data：进行深度学习网络时的数据。录入网络的数据和与此相对应的预期输出为一组。在本技术中，为分析仪的输出数据和与此相对应的熟练操作员的峰积分结果的组合。新产品的特点1.与熟练操作员相媲美的AI算法分析精度AI开发的算法（搭载在本产品上）与现有软件的分析结果相比较，与熟练操作员分析的一致率前者为93.8%，后者为87%（1个样品中含100种分析对象化合物，分析14个样品的情况）。“Peakintelligence”可完成与熟练操作员相媲美的高精度峰积分。2. 分析时间缩短至三分之一同样的，AI开发的算法和现有软件，对在“峰自动检测与目视校正”上所花费的时间进行比较，在上述条件下，前者为6.3小时，后者为18.1小时。峰积分所需的时间缩短至三分之一。由于该作业需要耐心和注意力集中，所以，对操作员来说是一种巨大的负担。而如果使用“Peakintelligence”，不仅可以实现研究现场的工作方式改革，并且，用户也能更加专注于创造性工作。3. 第一次采用订阅版方式作为本公司的软件产品，第一次采用了订阅版方式。以一年为单位（定价250万日元）出售使用许可，用户可根据研究计划灵活利用。此外本公司还准备了90天的演示版使用许可。

动物模型在临床前抗肿瘤药物评价体系中发挥着重要的作用。肿瘤动物模型的建立为研究肿瘤发生与转移的机制、筛选和评价抗肿瘤药物的药效提供了有力的工具。一般啮齿类动物小鼠，因为其具有繁育速度快，成本低，可进行基因修饰等诸多优点，基于其构建的各类肿瘤模型构成了临床前治疗性药物筛选的主要工具，而小动物活体成像数据分析被称为连接医学影像与生物医学的重要桥梁。仪器信息网将于2024年6月6日举办“第一届小动物活体成像技术与前沿应用”主题网络研讨会（iSAI2024），全日程现已公布（点击查看）。精彩报告提前知晓！本文为【动物模型开发/数据分析篇】，大会当天将由上海南方模式生物科技股份有限公司经理/副研究员慈磊博士与中国科学院高能物理研究所高级工程师聂彬彬博士两位嘉宾分别就活体成像小动物模型的开发、动物脑成像数据分析及应用展开报告，欢迎踊跃报名参加在线直播！参会报名链接二维码：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/sai240606.html ——03 动物模型开发/数据分析篇——关键词：基因工程小鼠、脑影像数据分析慈磊 经理/副研究员上海南方模式生物科技股份有限公司个人简介:南模生物工业客户部经理，副研究员，同济大学生物学博士，已授权发明专利5项，发表SCI论文10余篇。主要从事小鼠疾病模型构建以及药效评价研究，具有多年肿瘤以及自免类药效模型构建及CRO服务经验，目前负责主持南模生物各类抗肿瘤以及炎症类药物临床前研究项目。大会报告：活体成像小动物模型的开发与应用通过构建报告基因小鼠模型，利用小鼠特异性启动子调控荧光素酶报告基因的表达，结合光学成像系统实时采集小鼠发出的荧光信号，进而追踪活体小鼠中该内源基因的表达。该基因工程小鼠不仅有助于建立针对治疗药物的临床前筛选平台，还可以明确这些基因表达的细胞类型，具有基础科研和临床应用的双重价值。聂彬彬 高级工程师中国科学院高能物理研究所个人简介:中国科学院高能物理研究所，高级工程师，课题组长。中国图学会医学图像与设备专业委员会秘书长；中华医学会核医学分会神经学组委员；中国生物医学工程学会放射学会青年委员会委员。多年来主要从事医学影像数据分析方法的研究及应用工作，作为课题负责人承担了国家自然科学基金四项，中国科学院青年项目一项；作为主要参与人参与了中国科学院先导专项一项，973课题两项，发表SCI论文百余篇。其建立的动物脑成像数据分析平台能够对多种成像模态的猕猴，树鼩，大鼠，小鼠的脑成像数据进行不同的数据处理，该软件平台于2014年起通过邮件注册的方式对外发布，截至目前，已经有150余家国内外单位注册使用。大会报告：动物脑成像数据分析及应用磁共振成像技术和正电子发射断层成像技术能够对动物进行在体成像，能够在正常的生理状态下观察动物的脑结构形态、脑功能活动、脑白质纤维束形态及走向等等，在重大脑疾病的发病机理、药物评估中具有不可替代的作用。脑影像的数据分析是连接医学影像与生物医学的重要桥梁，该报告主要介绍了动物脑成像研究中常用的数据分析方法及应用示例。点击获取稿件提纲为帮助广大实验室用户及时了解小动物活体成像前沿技术、创新产品与解决方案，增强业内专家与仪器企业之间的交流学习，仪器信息网特别组织策划“小动物活体成像技术” 主题约稿活动。欢迎投稿，投稿文章一经采纳，将收录至【小动物成像技术】专题并在仪器信息网相关渠道推广。投稿邮箱：刘编辑liuld@instrument.com.cn电话联系：13683372576（同微信）。

质谱流式细胞术及其在精准医学中研究进展张浩1,2,3, 韩国军1,2,31北京大学跨学部生物医学工程系；2北京大学口腔医院；3 北京大学医学部医学技术研究院。质谱流式细胞术（Mass Cytometry）是近年来应用最为广泛的单细胞技术之一种。其将流式细胞技术与质谱分析技术结合在一起，用金属同位素代替荧光标记特异性抗体或探针，并利用质谱来定量同位素标签，可以在单细胞水平完成多种生物标志物的检测分析，包括核酸、蛋白质及其它小分子。其具有高通量、高灵敏度和高稳定性等优点，尤其适合于肿瘤、免疫、血液、药物和遗传学等学科的研究。当前新冠病毒COVID-19对人体免疫系统造成严重侵害，质谱流式技术能够更深入、全面的分析人体免疫系统的各种细胞亚型及其比例的变化，并预测临床病程的变化趋势，对于早期诊断、治疗与病理研究具有重要意义。 （一） 质谱流式细胞术发展历史图 1美国斯坦福大学医学院Garry Nolan 实验室中三台质谱流式仪器： CyTOF 1， CyTOF 2，CyTOF 3 （Helios）和BD公司荧光流式细胞仪LSR II。[1]质谱流式细胞术从最初的分析方法学概念到单细胞仪器装置、最终在基础生物学与临床医学中取得重要的应用，经过近二十年的发展历程。图1为2015年美国斯坦福大学医学院免疫学与微生物学系Garry Nolan教授实验室中三台不同型号CyTOF质谱流式仪与BD公司荧光流式细胞仪同时使用的照片。回顾质谱流式细胞术的发展历史，有三位重要的科学家作出了杰出的贡献。如图2中所示，首先2002年清华大学张新荣教授在学术期刊Analytical Chemistry中第一次提出元素标记策略用于电感耦合等离子体质谱的生物大分子检测的方法学研究[2]；2009年加拿大多伦多大学的Scott Tanner教授在学术期刊Analytical Chemistry中首次发布质谱流式细胞仪（Cytometry for Time of Flight，CyTOF）的研究工作[3]，并成立DVS Sciences公司将传统流式细胞术与电感耦合等离子体质谱相结合，推出了首台商用质谱流式分析仪器。2011年斯坦福大学Garry Nolan教授首次将质谱流式技术成功应用于临床血癌免疫性疾病的单细胞的表型与磷酸化蛋白信号通路研究[4]，开创了质谱流式医学应用的新篇章。2014年，DVS Sciences公司和质谱流式技术被美国Fluidigm公司收购，随后分别于与2015年和2017年陆续推出了Helios质谱流式系统和Hyperion组织成像系统以及700多种相关抗体和预设计标记试剂盒。目前为止，全球已经安装超过200台质谱流式细胞仪，中国拥有30台以上。并且，已经有50多个临床试验使用了质谱流式细胞术，这表明高通量、高灵敏、高稳定的质谱流式时代已经来临。图2 质谱流式细胞术三位主要奠基人：图A左一为清华大学张新荣教授；图A右一为加拿大多伦多大学Scott Tanner教授； 图B第一排右一为美国斯坦福大学Garry Nolan。（二） 质谱流式细胞术原理质谱流式细胞术主要工作原理是通过重金属同位素标记抗体或探针，然后识别细胞表面或内部信号，被标记的细胞以细胞悬液形式进入雾化器，随后样品在等离子体内发生汽化，产生离子云、离子在四级杆内根据质荷比进行筛选，然后在时间飞行器中通过已知强度的电场加速后到达检测器，而其到达检测器的飞行时间与离子质量有关。最后将原子质量谱的数据转换为细胞表面或内部的信号分子数据，并通过专业计算机分析软件对获得的数据进行降维处理分析，从而得到细胞外部表型和内部信号网络的数据结果。图3 质谱流式细胞术金属稳定同位素标记探针。包括标记单克隆抗体分子的稀土同位素；标记细胞编码的贵金属同位素；标记细胞周期的卤素[1]。北京大学韩国军教授首次建立了48种稳定同位素单克隆抗体统一标记策如图3所示，并定量分析了镧系、钇、铟、钯同位素间的CyTOF质谱干扰。系统性的建立了标准方法用于同位素标记抗体定量分析、抗体活性与选择性验证、以及抗体细胞染色浓度优化等，被多个国际质谱流式实验室作为同位素抗体标记标准手册使用。与传统流式技术相比，质谱流式细胞术主要有以下优势：① 前者使用荧光基团偶联抗体或分子，后者主要通过金属同位素进行标记，因为细胞中不含或很少含有这些金属同位素，因此背景信号较低，检测数据可靠性较高；② 传统荧光流式采用激光器和光电倍增管作为检测手段，最多可同时检测通道数不足20个，而质谱流式细胞术使用ICP-MS作为检测手段，不仅提高了检测通道数，可同时检测100个左右参数，而且避免了通道信号之间的串色干扰，无补偿或补偿非常小，使方案设计更加容易。③ 除可以在单细胞水平进行自身多参数分析以外，还可以检测分析一些金属治疗药物的分布及代谢情况，比如顺铂类化疗药物等。但质谱流式细胞术当前也存在一些问题，比如样本采集速度慢，每秒最多约1000个事件；测量不同样本之间需要程序清洁，导致每个样本平均测样时间延长；由于样本被气化，所以无法进行前向散射和侧向散射测量，也不能分选回收细胞进行后续实验等。（三）质谱流式细胞术的应用3.1 细胞表型鉴定与信号通路检测质谱流式细胞术非常适合对复杂的细胞表型进行深层次分析，可以区分在疾病发展过程中发挥不同作用的相似细胞，这对疾病的个体化治疗具有重要意义。Su等人通过对结直肠癌患者血液中的T细胞群进行质谱流式分析，展示了患者个体及不同患者之间 T 细胞亚群的表型多样性[5]。此外，Lelieveldt等用HSNE进行数据分析，在免疫细胞中发现了稀有细胞群[6]。分析细胞因子可以为研究免疫激活状态提供新的视角。Vendrame 等人利用 CyTOF评估细胞因子对自然杀伤 (NK) 细胞的影响，发现白介素 (IL)-12/IL-15/ IL-18刺激可显著增加NK细胞中γ干扰素 (IFN‐γ)的表达[7]。Doyle等对丙型肝炎病毒(HCV)感染患者的肝脏和外周血中的浆细胞样树突状细胞(pDCs)进行了研究，证明肝脏pDC具有多功能性，能够在慢性HCV感染期间产生大量的IFN-γ 和其他免疫调节因子[8]。随着检测细胞因子的报道不断增多，CyTOF将可能成为免疫细胞功能研究中不可或缺的工具。细胞受外界刺激后，细胞内信号网络会做出相应反应。使用靶向磷酸化蛋白的金属螯合抗体，CyTOF能够检测单个细胞内的信号通路。Shinko等人为临床血样提供了磷酸化信号蛋白染色的优化方案[9]。厦门大学周大旺教授团队应用 CyTOF质谱流式细胞仪发现了Hippo信号通路中转录共激活因子TAZ在调节 CD4+初始T细胞分化为Th17细胞和Treg细胞的过程中发挥着关键调控作用及其重要机理[10]。 3.2细胞周期鉴定、RNA和蛋白质的共同检测细胞周期改变是肿瘤进展、生物发育和免疫调节的重要方面。Behbehani 等人开发了一种新的CyTOF方法来描绘细胞周期阶段，分别使用IdU、磷酸化视网膜母细胞瘤抗体、细胞周期蛋白 B1抗体、细胞周期蛋白 A 抗体和磷酸化组蛋白H3抗体来标记S、G0、G1、G2、和 M 期细胞[11]。并利用这种细胞周期鉴定方法，研究展示了介导急性髓性白血病化疗敏感性的细胞周期差异[12]。为了能够在单细胞分辨率下同时检测 RNA 和蛋白质，Frei 等人开发了 RNA 邻近连接技术 (PLAYR)[13]。PLAYR包括杂交、连接、滚环扩增和检测四个阶段。针对目标RNA设计两个相邻区段的探针，与目标RNA结合后再与Backbone和Insert两个探针进行杂交，随后Backbone和Insert探针连接成一个环，做为后续滚环扩增的模板，与带有金属标签的探针杂交后就可以扩增并检测了。PLAYR的优势在于可以同时兼容蛋白检测，在实验过程中，可以先用抗体对胞内外蛋白进行标记，然后在用PLAYR流程对RNA进行原位标记和扩增。我们可以根据表面Marker对细胞进行亚群分析，深入研究每个亚群中信号通路、转录因子的激活及其相关基因的表达。并且利用PLAYR监测脂多糖刺激后PBMCs中8个细胞因子mRNA和18个蛋白表位的变化，揭示了每个细胞的功能能力与其蛋白标记物表达之间的相关性。3.3 质谱流式细胞术成像Geisen 等人使用 CyTOF 对组织样本进行成像以获得蛋白质空间组学[14]。他们提出的IMC （Imaging Mass Cytometry）技术使用分辨率为 1 μm 的激光光斑进行烧蚀、雾化、电离，并通过惰性气流传送到质谱检测器。IMC 被认为是具有里程碑意义的发展，因为它在亚细胞分辨率下将细胞间相互作用和的空间信息联系在一起，并能同时分析多达50种参数。自推出以来，IMC 正迅速被应用于各个研究领域。Damond 等人使用 IMC 对4例非糖尿病患者、4例首发1型糖尿病患者和4例长期1型糖尿病患者的胰岛进行研究，描述了人类1型糖尿病的进展，并发现在发病之前β胰岛素细胞表型已经发生改变[15]。另一类元素标记的单细胞成像技术是利用二次离子质谱SIMS（Secondary Imaging Mass Spectrometry），图4为北京大学韩国军教授利用NanoSIMS 50L质谱对Hela单细胞核中新生成的DNA与RNA的时空分析[16]。图4 基于二次离子质谱的高分辨Hela细胞核成像技术与人工智能机器学习数据分析。3.4 新冠肺炎检测及治疗 Silvin等人对COVID-19 患者外周血进行单细胞CyTOF及RNA测序，发现血浆内钙结合蛋白水平和非典型单核细胞减少可以鉴别严重的COVID-19患者[17]。Schrepping等人对全血和外周血单个核细胞进行RNA测序和单细胞蛋白质组学分析，揭示了SARS-CoV-2感染后免疫系统的反应[18]。而Rendeiro等人利用质谱流式细胞术进行空间成像，研究包括SARS-CoV-2 感染在内的人类急性肺损伤的细胞组成和空间结构。从而使我们能够从结构、免疫学和临床角度提出生物学上可解释的肺病理图谱，为理解COVID-19和一般的肺损伤病理学提供了重要的基础[19]。（四）总结质谱流式细胞术相较传统荧光流式细胞技术具有可以同时检测更多参数不需补偿、方案设计简单、灵敏度高等优点。其多参数检测的特征尤其适合对细胞表型、细胞因子、信号通路等进行深层次分析，适用于肿瘤、免疫系统疾病、传染病、血液病、药物临床试验、预后评估等方面研究。但质谱流式细胞术也存在采样较慢、清洁费时、成本较高等问题，因此还需研究人员根据自己的实验目的及需求进行选择。参考文献：1. Han GJ, Spitzer MH, Bendall SC, et al. Metal‐isotope‐tagged monoclonal antibodies for high‐dimensional mass cytometry[J]. Nat Protoc, 2018 13(10):2121-2148. DOI: 10.1038/s41596-018-0016-7.2. C. Zhang, Z. Y. Zhang, B. B. Yu, J. J. Shi, X. R. Zhang. Application fo the biological conjugate between antibody and colloid Au nanoparticle as analyte to inductively coupled plasma spectrometry. Anal.Chem. 20023. Bandura DR, Baranov VI, Ornatsky OI, et al. Mass cytometry: technique for real time single cell multitarget immunoassay based on inductively coupled plasma time - of - flight masss pectrometry[J]. Anal Chem, 2009 81(16):6813-22. DOI: 10.1021/ac901049w.4. Bendall SC, Simonds EF, Qiu P, et al. Single‐cell mass cytometry of differential immune and drug responses across a human hematopoietic continuum[J]. Science, 2011 332(6030):687-96. DOI: 10.1126/science.1198704.5. Di J, Liu M, Fan Y, et al. Phenotype molding of T cells in colorectal cancer by single‐cell analysis[J]. 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The transcriptional coactivator TAZ regulates reciprocal differentiation of TH17 cells and Treg cells[J]. Nat Immunol, 2017 18(7):800-812. DOI: 10.1038/ni.3748. 11. Behbehani GK, Bendall SC, Clutter MR, et al. Single‐cell mass cytometry adapted to measurements of the cell cycle[J]. Cytometry A. 2012 81(7):552‐566. DOI:10.1002/cyto.a.22075.12. Behbehani GK, Samusik N, Bjornson ZB, et al. Mass cytometric functional profiling of acute myeloid leukemia defines cell‐cycle and immunophenotypic properties that correlate with known responses to therapy[J]. Cancer Discov. 2015 5(9):988‐1003. DOI:10.1158/2159-8290.CD-15-0298.13. Frei AP, Bava FA, Zunder ER, et al. Highly multiplexed simultaneous detection of RNAs and proteins in single cells[J]. Nat Methods. 2016 13(3):269‐275. DOI:10.1038/nmeth.3742. 14. Giesen C, Wang HA, Schapiro D, et al. Highly multiplexed imaging of tumor tissues with subcellular resolution by mass cytometry[J]. Nat Methods. 2014 11(4):417‐422. DOI:10.1038/nmeth.2869.15. Damond N, Engler S, Zanotelli VRT, et al. A map of human type 1 diabetes progression by imaging mass cytometry[J]. Cell Metab. 2019 29(3):755‐768.e5. DOI:10.1016/j.cmet.2018.11.014.16. Coskun. A. F., Guojun Han, Ganesh S. et al. Nanoscopic subcellular imaging enabled by ion beam tomography, Nature Communications, 2021, 12(789)17. Silvin A, Chapuis N, Dunsmore G, et al. Elevated Calprotectin and Abnormal Myeloid Cell Subsets Discriminate Severe from Mild COVID-19[J]. Cell, 2020 182(6):1401-1418.e18. DOI: 10.1016/j.cell.2020.08.002.18. Schulte-Schrepping J, Reusch N, Paclik D, et al. Severe COVID-19 Is Marked by a Dysregulated Myeloid Cell Compartment[J]. Cell, 2020 182(6):1419-1440.e23. DOI:10.1016/j.cell.2020.08.001. 19. Rendeiro AF, Ravichandran H, Bram Y, et al. The spatial landscape of lung pathology during COVID-19 progression[J]. Nature, 2021 593(7860):564-569. DOI:10.1038/s41586-021-03475-6. 【作者简介】张浩 博士 2020级北京大学口腔医学技术专业科研型博士，导师韩国军教授。硕士就读于山东大学口腔医院（导师刘少华教授），从事血管瘤临床治疗及泡沫硬化剂的改良研究，发表SCI论文4篇。目前师从韩国军教授，主要从事口腔鳞癌单细胞质谱研究及质谱病理诊断新方法研究。韩国军 研究员北京大学跨学部生物医学工程系研究员、博士生导师，北京大学口腔医院双聘博士生导师。2013年毕业于清华大学化学系（导师张新荣教授），2013至2020年在美国斯坦福大学医学院Mass Cytometry创始人Garry Nolan课题组从事新一代质谱流式相关技术与临床医学应用研究。曾获教育部自然科学一等奖，并在Nature Communications、Nature Protocols、Cell Reports、Angew Chem、Anal Chem、Cytometry等发表论文20余篇。目前主要从事质谱新技术在临床医学中应用研究，与北京大学口腔医院、北京大学第三医院、北京大学第一医院开展单细胞质谱流式临床精准医学研究。点击查看流式细胞仪专场Webinar预告（点击报名）专家约稿招募：若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通邮箱：liuld@instrument.com.cn微信/电话：13683372576扫码关注【3i生仪社】，解锁生命科学行业资讯！

p style=" text-indent: 2em " 2017年9月26日，清华大学和岛津中国联合举办的首期微流控芯片质谱联用细胞分析讲习会(The First Workshop on Chip-MS for Cell Analysis)在岛津中国质谱中心举行。讲习会展示了由清华大学林金明课题组研究开发的多通道微流控芯片-质谱联用的接口技术以及芯片上细胞培养与观察研究的最新成果，同时也展示了岛津高性能质谱检测仪器与多通道微流控芯片联用的广阔发展前景。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/130e3014-8846-414d-b449-a86e3999d5a8.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 讲习会现场 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 岛津中国事业战略室产品企划部部长端裕树博士致欢迎词。他表示，多通道微流控芯片-质谱联用（Chip-MS）系统是清华大学林金明教授长期攻克的研究课题，获得多项的中国发明专利，2016年这项成果与岛津公司合作，结合岛津现有的高性能质谱，成功地研制了具有多通道芯片细胞培养、显微观察、细胞代谢富集与分离、高灵敏质谱检测等多种功能的分析仪器。虽然还没有正式对外发售，但是该系统的功能、性能已经基本达标。因此，采用workshop这种非正式的形式来和大家进行交流。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/e0550fe2-1703-4e06-a0c7-ca82fa599559.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 岛津中国事业战略室产品企划部部长 端裕树 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 林金明教授向与会者介绍，细胞是生命体最基本的结构和功能单元。对细胞及其代谢物的分析对于疾病诊断、药物筛选、细胞识别、细胞定量、细胞代谢、细胞生理过程和细胞相互作用等研究的意义重大。细胞分析的难点在于：细胞尺寸微小（微米级），难于操纵；细胞内待测物含量少，需高灵敏度检测；细胞内生物学容量大，需高通量分析。为此，林金明课题组开始了采用微流控芯片系统和质谱系统进行细胞共培养和细胞分析的研究，并于2012年开始陆续发表了一系列高水平相关论文，先后在国内外重要学术期刊上发表研究论文50多篇，申请国家发明专利12项，获得授权发明专利6项。2016年，林金明课题组在自主研发的多通道微流控芯片质谱联用接口的基础上，结合岛津先进的质谱检测仪器，与岛津中国质谱研发中心开展合作，开发Chip-MS细胞分析系统。该系统有三大难点：多通道芯片与质谱联用；细胞共培养；细胞形态观察。目前，第一代Chip-MS系统已经基本完成，预计明年初正式发售。该系统由细胞培养基注入系统、细胞培养芯片系统、代谢物富集分离系统和质谱检测系统四部分组成。该系统还可用于细胞的药物代谢、环境污染物对细胞成长过程的影响、营养物质对细胞培养过程的影响、疾病机理、细胞的分选和检测等研究。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/58b3d4f8-888c-4169-bf38-570ceb54f2cf.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 清华大学教授 林金明 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 清华大学化学系博士研究生张婉玲对微流控芯片质谱联用系统的实验方法做了详细介绍。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/f273b176-a05c-48d8-b154-76e45661cb68.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 清华大学化学系博士研究生 张婉玲 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 岛津中国质谱中心中心长滨田尚树向与会者介绍了岛津中国质谱中心的定位、仪器、研究项目等情况。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c8c2a041-e2cd-47b4-9c4a-37c6b69cd394.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 岛津中国质谱中心中心长 滨田尚树 /span /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/33e66341-fd0f-4461-b079-a0f2b057ce43.jpg" title=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" text-indent: 2em " strong 博士生张婉玲与岛津工作人员在为与会者演示Chip-MS系统的实验方法 /strong /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/6745bfe1-0529-4245-ac90-3ace0a1b1a72.jpg" title=" 14.png" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 微流控芯片-质谱联用细胞分析系统由细胞培养基注入系统、细胞培养芯片系统、代谢物富集分离系统和质谱检测系统四部分组成 /span /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/27909020-b8b0-4e8c-82e6-1fd1d0644b2b.jpg" title=" 8.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-indent: 2em " 岛津中国质谱中心工作人员向与会者介绍岛津质谱产品和技术 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 据悉，第二期微流控芯片质谱联用细胞分析讲习会将于今年12月下旬举办，举办地点初步确定在上海。 /span /p

2023年4月1日，SCIEX中国与大连达硕联合举办的《代谢物定性鉴定创新方法与应用专题会暨MExplorer Ultimate代谢组学数据分析新品发布会》在仪器信息网成功召开。本次专题会以代谢物定性鉴定创新方法与应用为主题，邀请中国科学院大连化物所许国旺研究员等国内知名的专家学者报告最新研究成果，尤其是具有高覆盖度与高准确性的代谢物定性鉴定，从面向质谱分析的前沿方法创新，到临床、医药、油脂等广泛领域应用，让参会人员广受启发，收获良多。在本次活动中，SCIEX中国与大连达硕联合发布了MExplorer Ultimate高分辨质谱/代谢组学数据一站式分析平台！一款面向基于质谱技术的代谢组学数据分析的一站式、智慧化、易入门低门槛产品，亮点突出，特色鲜明。该平台从质谱仪器所产生的原始数据开始，共有十大核心功能。以代谢物定性鉴定为例，针对不同的样本类型，平台可以一次性准确定性分析1,200~2,500种代谢物！本次活动报名人数超千人，直播期间吸引千余位代谢组学及其相关领域的研究人员参与，直播观看次数高达2,300+，同时最高观看人数800+。活动直播间互动十分踊跃，大家对各位专家的报告普遍反映很好，对MExplorer Ultimate产品评价极高，活动取得了圆满成功！许国旺 研究员中国科学院大连化学物理研究所报告题目：《基于高分辨质谱的代谢物定性》许国旺研究员老师的报告从代谢组学的研究对象、流程和方法入手，深入阐释了代谢物定性鉴定具有巨大挑战性的原因，目前代谢物定性分析中普遍存在的问题，如何才能获得“准确可靠”定性分析结果等一系列具有普适性、引领性和前瞻性的问题，以及发表的文献中存在的各种定性错误，有违色谱分离特点与规律的问题，进行了非常翔实、充分的讲解和介绍，特别是结合许老师研究组二十余年的研究经验娓娓道来，非常难得。然后，许老师结合研究组在代谢物定性鉴定方向的最新研究技术、方法和成果，详细介绍了大量研究工作，特别是从大数据+人工智能+机器学习的角度，介绍标准品数据库构建，修饰代谢组学、脂质/肉碱结构与保留时间规律性，2D/LC-MS技术等，实现大规模、高准确性的代谢物定性分析，并为大家提供了可靠代谢物定性分析的推荐策略。卢红梅 教授中南大学报告题目：《Data and AI-driven identification of small molecules》卢红梅教授则从ChatGPT、人工智能和大数据分析出发，介绍了分析化学中的量测大数据，以及这些海量数据，对分析化学家的挑战。在此基础上，介绍了研究组在AI驱动的分析化学数据分析策略和方法，包括面向GC-MS和LC-MS的数据分析一系列创新策略和方法，比如自动化的GC-MS峰解析，以及软件实现，LC-MS数据的峰识别与提取，峰匹配与代谢物定性鉴定分析，等等。特别是针对代谢物的定性分析，发展了多个具有创新性和前瞻性的深度学习方法和模型，获得了良好的定性鉴定结果。来自SCIEX(中国) 生命科学研究市场发展资深经理江峥女士宣布“MExplorer Ultimate高分辨质谱/代谢组学数据一站式分析平台”正式发布！并以视频的形式整体性介绍了MExplorer Ultimate平台。同时，江经理介绍了该平台的开发初衷和背景，与大连达硕合作团队在这一领域深厚积累，希望通过学术界和产业界的通力合作，共同探索解决代谢组学研究与应用痛点和难点问题。期待此次SCIEX与大连达硕联合开发的分析平台，可以为广大的科研工作者开启代谢组学的寻宝之旅，带来更多的便利和收获！也希望线上线下的老师有机会使用到此软件，并提出宝贵的改善意见，以助力平台的进一步提升优化。曾仲大 CEO大连达硕报告题目：《MExplorer Ultimate产品介绍》来自大连达硕的曾仲大博士，详细介绍了MExplorer Ultimate数据分析平台的十大功能，包括样本管理、样本处理、数据采集、信号处理、定性鉴定、统计发现、网络通路、整合分析、分析报告，以及资源管理等。特别是针对每个模块的功能，提供特色鲜明、亮点显著的解决方案，比如以“一次标注，贯穿整个数据分析过程的方式”，最大化便利用户；以拟靶向分析融合非靶向与靶向分析的优势，实现高覆盖度与高准确性的代谢物特征分离与检测；以真正实时、在线的数据质量监控模式，实现数据的全流程跟踪分析；以“一步到位”同时实现质谱原始数据峰提取、峰匹配、QC样本校正，以及保留时间校正的方式，极大提升数据质量；以标准品数据，以及网络与文献整合大数据等方式，并开发基于人工智能的定性鉴定创新方法，实现高覆盖与高准确性的代谢物定性分析，达到目前的最高水平之一；以“一键式”、“算法超市”的形式，实现简单、智能化的差异物发现；以直接原始数据直达代谢物通路与网络分析的形式，极大降低复杂质谱与代谢组学数据分析的门槛。与此同时，平台可以实现正、负电离模式，或者其他多来源数据的整合分析，并实现了面向浏览器端的高质量分析报告，以及全面资源与数据库管理，等等。特别是，平台以多核并行计算、云弹性计算、多索引搜索、多索引搜索和人工智能算法等，帮助用户实现“深入浅出，无声无息”的智能体验。此外，MExplorer Ultimate兼容SCIEX全系列高分辨质谱：7600、6600、5600，以及X500系列。龙志敏SCIEX(中国) 小分子组学及药物市场应用经理报告题目：《针对代谢组学及脂质组学研究的质谱技术及方法进展》来自SCIEX(中国) 龙志敏博士则从质谱技术与硬件发展的视角，深入讲解了代谢物定性分析的方法进展，其中重点介绍了SCIEX ZenoTOF™ 7600高分辨质谱系统的多项核心技术，比如Zeno trap 技术, 可解决飞行时间质谱占空比问题，使得超过90%离子被有效检测到，实现超高灵敏度分析检测，使得实现灵敏度提升增加高达5-20倍；能量可调可控的电子活化解离(EAD)技术，实现脂质精细结构解析及代谢物同分异构体区分低含量物识别与定量，具备小分子和大分子所有分子类型的可调特征碎裂能力；MS/MS量测,可克服飞行时间质谱MS/MS占空比不足，使得超过90%离子被注入飞行时间质谱；同时具有高达133Hz的MS/MS扫描频率，包括改进的数据依赖型扫描模式(DDA)和高分辨率MRM(MRMHR)，等等。所有这些创新技术，使得ZenoTOF 7600具有超乎预期的代谢组学和脂质组学代谢物检测与分析能力。吕海涛 研究员上海交通大学报告题目：《功能代谢组学驱动决定性功能代谢物的精准表征》来自上海交大的吕海涛研究员，从功能代谢组学的角度，介绍了功能代谢物的精准表征。首先介绍了细胞生物化学中的分子相互作用，复杂与多样化功能，以及功能调节等。在此基础上，吕老师重点介绍了功能代谢组学，并以胰腺癌为重点研究对象，介绍了STORM策略作为新靶点发现的创新方法与结果，以及下一代功能代谢组学STROM+的研究策略。魏芳 研究员中国农业科学院油料作物研究所报告题目：《基于质谱技术的脂质分子结构分析方法及应用》来自农科院油料所的魏芳研究员，首先介绍了脂质的结构与功能，特别是脂质分子的多样性与结构鉴定的复杂性与挑战。然后，魏老师从不饱和脂质双键位置的分析方法创新的角度，介绍了不饱和脂肪酸位置的鉴定及其准确定量，基于双衍生化的FA精准分析，基于LC-MS的FAs高效分析，复杂不饱和脂质纸质精准结构鉴定，以及双键位置自动注释软件等。在脂质结构鉴定中的创新方法等领域方法，取得了重要进展。本次专题会与发布会的相关视频，根据报告人的意见，提供部分报告回放，点击链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/video/collection/11360关于MExplorer Ultimate：SCIEX ZenoTOF™ 7600作为新一代的高分辨质谱系统，具有更高的灵敏度和准确性，同时搭载电子活化解离EAD碎裂技术可实现多重质谱碎裂并实现精准结构表征，在代谢组学研究中具有显著优势。SCIEX ZenoTOF™7600所产生的海量数据，为代谢组学/脂质组学研究，包括代谢物精准定性，提供了前所未有的能力。基于此，SCIEX中国与大连达硕联合开发的面向非靶向代谢组学数据分析的创新平台，即MExplorer Ultimate，实现从质谱原始数据到在线、实时质控，从谱峰识别、提取与匹配到数据质量评价与校正，从高覆盖度与高准确性代谢物精准定性，到一键式差异物智能发现，从拟靶向分析到多源数据整合，从快速通路探索到生物解释的一站式、智慧化、低门槛分析，必将极大地提升用户的数据分析与创新能力。如对代谢组学研究相关质谱技术及数据分析平台感兴趣，欢迎垂询：SCIEX联系方式：SCIEX全国咨询电话: 400-821-3897SCIEX全国咨询邮箱：service.china@sciex.com大连达硕联系方式：大连达硕咨询电话：0411-84753876大连达硕咨询邮箱：contact@chemdatasolution.com

近日，清华大学欧阳证教授课题组在analytical chemistry上发表了single-cell mass spectrometry analysis of metabolites facilitated by cell electro-migration and electroporation，且以acs editors' choice形式亮点报道。 文章介绍了基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法，该方法无需细胞高精度操控平台，仅通过对单细胞施加一定序列的电压，即可实现对单个酵母等具有细胞壁的细胞内代谢物的可控释放与质谱分析。 acs美国化学会报道： acs 编辑良择 | 基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法通讯作者：欧阳证，清华大学作者：zishuai li (李自帅)，zhengmao wang (王正茂)，junmin pan (潘俊敏)，xiaoxiao ma (马潇潇)，wenpeng zhang (张文鹏)，zheng ouyang (欧阳证) 单细胞分析对研究细胞在转录组学、蛋白组学以及代谢组学等方面的异质性有着重要的意义。目前，科学家们开发了大量的单细胞分析方法和技术，例如荧光分析法、微流控芯片、流式细胞仪、单细胞测序等。质谱分析，因其低样品消耗量、高灵敏度、高定量准确性等优势，已经被广泛应用于单细胞蛋白组学、脂质组学和代谢组学分析中。然而，目前大部分的单细胞质谱分析方法，都需要依托于高精度操作平台，这给单细胞分析技术的应用带来了一定的挑战。 清华大学欧阳证教授课题组报道了一种基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法。该方法无需细胞高精度操控平台，仅通过对单细胞施加一定序列的电压，即可实现对单个酵母等具有细胞壁的细胞内代谢物的可控释放与质谱分析。如图1所示，在硼玻璃纳喷管中加入适当体积(约0.5 μl)的细胞悬浮液(约104细胞/ml)，该溶液内平均只含有单个细胞。由于细胞表面通常带负电，通过非接触式电极对溶液施加直流负电压，使细胞迁移到纳喷管尖端，并在针尖处封闭一段超小体积(约1.5 pl)的液体。之后施加高压脉冲电压，在细胞膜表面形成电穿孔，细胞内代谢物即释放到前端的超小体积液体中，从而避免了细胞内代谢物的过度稀释。最后，采用非接触式电极加压，由纳升电喷雾离子化将该部分溶液离子化并进行质谱分析。图1. 基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法 该研究中，首先用酵母细胞进行了方法验证。如图2所示，从离子流热图中可以看出，施加脉冲电压后，在质荷比m/z 50到800的范围内出现了大量的代谢物离子信号。图2b-c中比较了施加脉冲电压前后的单细胞分析质谱图。通过精确质量对比、串级质谱分析等方法，该课题组在单个酵母细胞内检测到了71种代谢物。图3a-f展示了几种典型代谢物的串级质谱谱图。 图2. (a)质谱离子流热图。在5 s时刻施加了高压脉冲电压。(b)负离子模式。(c)正离子模式。 图3. 负离子模式下单酵母菌代谢产物典型的串级质谱谱图 (a) glu, (b) gsh, (c) amp, (d) adp, (e)atp, (f) udp-hex. 除了酵母细胞，该方法还可用于其他种类的具有细胞壁结构的单细胞菌类的高灵敏度质谱分析。图4展示了莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtti)、杜氏盐藻(dunaliella salina)、斜生栅藻(scenedesmus obliquus)、绿眼虫(euglena viridis)的单细胞分析质谱图。图4. 不同种类细胞的单细胞质谱谱图。从内向外依次为：莱茵衣藻，杜氏盐藻，斜生栅藻，绿眼虫。 此外，该课题组还研究了不同培养环境下，单个细胞内代谢物相对含量的变化情况。将两组莱茵衣藻细胞，分别在有/无光照条件下培养24小时，之后采用本方法进行单细胞内代谢物的质谱分析。单细胞质谱分析表明，在黑暗条件下，衣藻细胞内的卡尔文循环内的碳固定被终止，细胞内有氧呼吸强度下降，糖酵解代谢增强。此时，细胞的光合作用停止，细胞通过糖酵解分解糖类以提供基本的代谢需求，同时降低有氧呼吸强度以维持生存。图5. 黑暗条件下的莱茵衣藻单细胞内部分代谢物强度比值变化。 本研究的相关结果已发表在analytical chemistry，并以acs editors' choice形式亮点报道。该论文得到了国家自然科学基金项目的支持。 文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.0c02147

2008年8月20日，服务科技，世界领先的赛默飞世尔科技和高通量蛋白质组数据分析解决方案领先者 Sage-N Research Inc.经过五年合作，推出了在蛋白质组学分析领域内的最新产品---为企业Linux市场特殊设计的第一个蛋白质组学软件平台。 　　SORCERER™ 企业版软件产品来自Sage-N Research Inc.是一种可升级的软件套件，可在高性能的Linux系统上实现完全自动化、高容量的蛋白质组分析，该Linux系统包括刀片服务器和传统的Linux集群。SORCERER™ 是专门为生物医药企业和集中化的实验室里的数据中心设计的，这些实验室必须快速处理各个研究领域(如癌症，干细胞和神经退行性疾病)日益增长的来自质谱的蛋白质组学数据。 　　SORCERER企业版平台可作为主要的独立的数据分析系统，通过Web界面可支持数以百计的蛋白质组学研究人员使用。它也可以与Thermo Fisher Scientific最近发布的基于Windows的Proteome Discoverer软件进行无缝链接。高通量蛋白质组学研究实验室可将这两个互补性的产品作为一个整合系统，既可对SORCERER平台个性化定制后端的分析工具和底部的接口，也可以对Proteome Discoverer平台个性化定制前端的交互环境。SORCERER企业版是我们最新推出的下一代Proteomics 2.0分析软软件，侧重于蛋白质修饰(如最新的裂解方式电子转移解离裂解)和定量。”Sage-N Research Inc.蛋白质解决方案副总监James Candlin 说，“我们很高兴能与Thermo Fisher Scientific继续进行技术合作，向世界上高效能的蛋白质组学实验室提供具有创新性、世界一流的分析解决方案。 　　“我们一直致力于为高通量的顾客提供高质量的解决方案和最先进一流的产品，这些产品来自企业内部或与技术领先的伙伴合作开发。”Thermo Fisher Scientific 的蛋白质组学营销总监Andreas Hühmer说，“我们很高兴能够与Sage-N Research Inc.一直进行成功的合作，向市场提供业界领先的产品。” 　　SORCERER企业版软件为Thermo Scientific的SEQUEST® Clusters的用户提供了一个方向标，这些用户需要增加一些高级的数据分析功能，如蛋白质定量或数据库搜索的翻译后修饰分析。该软件目前正在促销中。　　有关SORCERER企业版的软件可以直接咨询Sage-N Research Inc.，也可以向2008年人类蛋白质组大会的34展台的Thermo Fisher Scientific咨询。请致电:900-810-5118或400-650-5118，电邮sales.china@thermofisher.com 或者访问www.thermo.com, http://www.SageNResearch.com/. SEQUEST是华盛顿大学的注册商标 Sorcerer是Sage-N研究所的商标 Windows是微软公司的注册商标 　　Thermo Scientific是Thermo Fisher Scientific,的一部分，是全球科学服务领域的领导者. -------------------------------------------------------------------------------- 关于赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific） 　　Thermo Fisher Scientific（赛默飞世尔科技）（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过100亿美元，拥有员工约33,000人，在全球范围内服务超过350,000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。Thermo Scientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。Fisher Scientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，为员工创造良好的发展空间。欲了解更多信息，请登陆：www.thermofisher.com，或www.thermo.com.cn（中文）。

“或许流式质谱是一个独特的赛道，其技术和应用都在同一起跑线上，或者说我们并没有被拉下很长的距离，就类似传统汽油轿车和电动轿车一样。”——程小卫 皖仪分析事业部 总经理继上期《聚浪成潮 以待花开|质谱国产替代之路有多长？》(点击查看)，本文皖仪分析事业部总经理程小卫将围绕质谱流式技术展开阐述。 7. Q-TOF了解一下 7.1 基本原理和结构TOF飞行时间质谱，是原理最简单的质谱。就是施加到离子的电势能转化为动能，基本公式就是m为离子的质量；z为离子所带的电荷数目；V为施加到离子的电势，脉冲电压，它对于所有质量的离子是相同的；v为离子的飞行线速度，离子质量越大，飞行速度就越慢。离子飞行的线速度v等于飞行距离L除以飞行时间tL为由仪器的飞行管所决定的常数。所以，上述基本公式可以转化为m/z=2Vt2/L2因而离子质荷比正比于飞行时间的平方。比如，m/z为3000的分子，飞行时间才1微秒。图：系统结构图示意图（资料来源：安捷伦用户培训资料）离子源：产生离子化，并将产生的离子在电场的作用下进入毛细管。毛细管/锥孔：离子导入通道，将离子源产生的离子传输进入质谱。同时，隔离外部的常压与质谱内部的高真空。离子光学组件：包括Skimmer 1，八极杆以及Lens 1 和Lens 2。进一步除去溶剂和中性分子，高效的离子传输组件，并聚焦随机运动的离子进入四极杆。四极杆：质量过滤器，双曲线的四极杆优化离子传输和质谱分辨率。可以选择让某些质荷比的离子依次通过或者所有的离子全通过。碰撞池：线性加速的高压碰撞池。优化质谱/质谱分裂，从而在一个短的停留时间仍可消除交叉干扰。六极杆设计有助于捕获碎片离子。离子束整形器：将随机运动的离子压缩为一个薄层，进入脉冲发生器。减少离子在纵向的扩散，提高分辨率。脉冲发生器：以一定的频率在纵向施加高压，将从离子束整形器过来的离子快速抛入飞行管。飞行管：离子在飞行管内纵向飞行，不同质荷比的离子通过飞行管的时间不同。检测器：包括微通路板、闪烁器和光电倍增器。高增益，寿命长，线性范围宽。Q-TOF 的真空系统由一个前级真空泵（机械油泵）和两个分子涡轮泵组成。前级真空一般在 1.8-2.5 Torr 之间，不同型号的 Q-TOF，高真空的范围不同。 7.2 Q-TOF的工作方式 Q-TOF 有三种不同的工作方式：• TOF 模式：这种模式下，可以得到离子的一级质谱图。四极杆处于离子全通过状态(TTI, Total Transmission Ion)，所有的带电离子都会通过四极杆，碰撞池不施加碰撞能量，带电离子不会裂解，TOF 工作在扫描模式下，直接检测得到一级质谱图。这种操作模式下Q-TOF 的行为与单TOF 类似。• 自动 MS/MS (Auto MS/MS) 模式：这种模式下，根据用户设定的条件，对符合条件的离子自动做二级质谱。当某个或某些离子满足用户的预设条件时，四极杆处于 SIM（选择离子监测）模式，碰撞池施加碰撞能量将离子撞碎，而 TOF 仍然工作在扫描模式，得到符合设定条件的离子的二级谱图。当没有离子满足用户预设的条件时，Q-TOF 仍工作在TOF 模式下。这种工作模式比较常用于方法开发，未知物质鉴定以及结构解析。在自动 MS/MS 模式中，仪器根据操作者设定的规则自动决定哪些质荷比的母离子通过四极杆，在碰撞池中被打碎然后由 TOF 进行全扫描分析。Q-TOF 首先进行 TOF 模式扫描出一级质谱，然后根据离子的强度和设置的其他规则参数来选择母离子，进行MS/MS 分析。对于自动MS/MS 模式，仪器用下列的逻辑程序判断是否对某离子进行MS/MS 分析。• 目标 MS/MS (Targeted MS/MS)模式: 在这种操作模式下，只有用户指定的离子，可以得到二级质谱图。仪器只对操作者输入的目标离子进行MS/MS分析。对于用户选定的目标离子，四极杆进行选择离子监测，运行 SIM 模式，碰撞池施加碰撞能量将离子撞碎，而 TOF 仍然工作在扫描模式，得到选定离子的二级质谱图。这种工作模式比较常用于定量分析，已知物质的鉴定和结构阐明。目标 MS/MS 模式通常用于已知物的分析。操作者需要预先知道它们的母离子以及各自的保留时间 。对于目标 MS/MS 模式，仪器使用以下程序来判断是否对离子进行 MS/MS 分析。• 软件的重要性前面提及Q-TOF是原理最简单的质谱，受限于计算机的发展，言即表达的是软件的重要性。QqQ和Q-TOF质谱软件除了基本的数据采集、控制仪器、定性分析、定量分析，还有锦上添花的小工具软件为的是更友好更方便更智能。比如：安捷伦的Optimizer 标配给QqQ，优化质谱参数，优化好的参数放在一个dMRM database里；Study Manager for QqQ and TOF/Q-TOF 小工具，编样品信息和序列，适用于大批量样品处理；Dynamic MRM database Kit wl method for QQQ；Easy-Access 软件（岛津公司称为Open Solution软件），用于插队样品，合成实验室的样品多的情况；个性化定制化合物库软件personal compound database library（e.g. PCDL） 作为高分辨定性质谱Q-TOF在定性相关的软件需求上更加突出：比如：分子特征提取软件（MFE， Molecular Feature Extractor） 外源代谢物鉴别软件（Metabolite ID）用于药物代谢物鉴定 蛋白质分析软件，用于大分子，计算分子量和序列匹配；代谢组学软件，区别于外源性代谢物，鉴定内源性代谢变化；数学统计学软件，比如PCA主成分分析，方差分析等等。以及各种数据库软件，比如毒物、滥用药物数据库；农药、兽药数据库；内源/外源代谢物数据库等等。• 不得不提到的OrbitrapOrbitrap（静电场轨道阱）是一种拥有超高分辨率的质量分析器，由俄罗斯科学家 Makarov 于 2000 年发明。该发明专利被赛默飞公司收购，目前是赛默飞专利独有的高分辨质谱技术。Orbitrap 是继磁质谱质量分析器、飞行时间质量分析器（TOF）、傅里叶变换离子回旋共振质量分析器（FT-ICR）这些高分辨质谱技术之后，发明原理完全创新的高分辨质谱技术，克服了既往高分辨质谱技术的诸多不足，是具有划时代意义的新一代高分辨质谱技术。从 2005 年 LTQ Orbitrap 推出以来，随着 Makarov 团队不断优化，Orbitrap 系列产品凭借其卓越的分辨率、灵敏度、多项创新技术，逐渐成为高端质谱领域的代表者。图：Orbitrap 系列产品的核心优势图（资料来源：赛默飞世尔官网）因为Orbitrap是赛默飞的独家技术且因作者水平有限，所以不做过多阐述。 8. 流式质谱要知道 无论称作流式质谱，还是叫作质谱流式，其中质谱是检测手段，流式是方法学，一种细胞定量分析和分选技术。无论是低分辨的离子阱、四极杆质谱，还是Q-TOF、IM-QTOF、Orbitrap等高分辨质谱技术上，无论是无机质谱还是有机质谱，要想突破质谱的卡脖子技术，都有很大挑战和难度。但，或许流式质谱是一个独特的赛道，其技术和应用都在同一起跑线上，或者说我们并没有被拉下很长的距离，就类似传统汽油轿车和电动轿车一样。8.1 传统流式和流式质谱的区别在学习了解流式质谱前，简单温习一下流式荧光技术和光谱流式的概念。流式荧光技术：是基于编码微球和流式技术的一种临床应用型的高通量发光检测技术。相较于传统化学发光法，流式荧光技术能够支持多指标检测，具有通量高、速度快、操作简便等特点，但存在荧光标签的串色问题、受限于稀有荧光素的供应。光谱流式：每个荧光染料的发射光谱在定义的波长范围内被一组检测器所捕获，这样每个荧光染料的流式荧光光谱都可以被识别、记录其光谱特征，并在多色实验中充分使用。流式细胞仪的检测器可以检测到每个细胞或颗粒的散射光信息和多个荧光信号，最终分析细胞或颗粒上的信息。光谱流式通过光谱拆分技术部分解决了荧光补偿问题，但需要难度较大的配色方案，试剂成本高，通道数量较流式质谱相比较少。鉴于此，流式质谱应需而生。流式质谱：是结合传统流式和质谱两个平台的技术，能够同时获得单个细胞的多种参数。流式质谱作为定量手段的优势在于其高分辨率，并且克服了传统流式荧光发射基团光谱重叠的问题。流式质谱仪可提供过百个检测通道，可以同时对更多的细胞特征进行分析。通过标记稳定的金属标签，流式质谱仪可以在不同的通道生成信号，识别不同靶向蛋白的标记，并且各参数之间几乎没有重叠。相较于传统流式，流式质谱是采用金属元素对抗体进行标记，因此通道数量会受限于金属标签的供应；另一方面，受采样速度的影响，流式质谱对样本的处理速度相较于传统流式而言较慢。图源：宸安生物包括经典流式和光谱流式在内的荧光流式利用荧光基团标记抗体，再利用抗体结合抗原的方法标记细胞，用激光激发荧光基团，通过检测发射出的荧光信号的波长和强弱实现参数的定量检测。而质量流式用稳定的金属标签代替荧光基团来标记抗体，通过质谱检测细胞上金属元素的含量实现参数的定量检测。这也是质谱流式的这个名称的由来。图源：宸安生物我们可以看到在荧光流式中，不同荧光素的发射光谱存在大量重叠，不仅限制了检测通道的数量，而且为配色和后续的数据分析带来了困难，不同荧光信号之间的串扰，必须在数据分析过程中调补偿的方式来消除，这样的操作非常依赖于操作人员的经验，也为不同的设备、实验室数据之间的标准化带来了很大的难度。另外，一些生物样本中的自发荧光作为背景也会干扰数据的分析。而质谱流式极大程度地解决了这些问题，在质谱流式检测范围内的金属元素信号几乎没有重叠，不需要为此调补偿，并且这些金属元素正常情况下在生物体内极少存在，因此质谱流式信号几乎没有背景。这些特点带来的直接优势是检测通道数量的提升和数据分析上的便捷，更多参数的同时检测也可以为我们提供更高维度的数据结构和信息。8.2流式质谱的基本原理流式质谱技术 （Cytometry Mass）结合了传统流式技术高效的单细胞研究能力和飞行时间质谱的全谱高分辨率优势，采用金属标记抗体与待测抗原结合，理论上可提供140个检测通道，并且克服了传统流式荧光发射基团光谱重叠的问题，实现了单细胞水平的高通量分析。图源：宸安生物质谱流式技术采用金属标记的抗体识别细胞表面或胞內的抗原，标记后的细胞经雾化后进入电感耦合等离子体矩管中进行离子化，离子云随后被传输至飞行时间质量分析器中，在飞行时间质谱分析器中，金属离子质量越大，飞行时间越长，检测器依次记录各种金属离子到达的时间，检测出细胞中各种标签金属的含量，最终形成不同的金属离子信号峰。检测产生的高维数据通过分类、聚类和降维算法进行处理，结果可以反映基于靶蛋白丰度的各种细胞群体的表型和功能。金属离子的信号强度可以代表蛋白分子的表达丰度。可以实现对目标蛋白的全面覆盖和批量分析。单个样本中可以实现细胞表面蛋白，胞内蛋白，和分泌型分子的同步检测。对样本单细胞水平的深度解析可以提供从未被挖掘的信息，作为伴随诊断参考，揭示新的分子机制。图源：宸安生物这张图描述了质谱流式的样本从金属抗体染色到上机检测的流程。细胞被染上金属抗体后会经历雾化、电离形成一团离子云、离子云在经过过滤和筛选之后只剩下抗体上的金属离子，随后这些离子通过飞行时间质谱依据质荷比不同形成分散的离子峰，结合金属元素和抗体及抗原一一对应的信息，我们最终得到不同抗原在细胞上的丰度。这些数据会经过处理转化成荧光流式通用的FCS格式的流式标准文件，可以使用一些熟悉的流式数据分析软件，比如FCS express, Flowjo等对数据进行传统的圈门分析，或者使用聚类降维等高维数据分析方法挖掘更多的信息。图源：宸安生物质谱流式的上样形式与荧光流式一样，都是处理好的单细胞悬液。在开始检测后，质谱流式首先通过雾化将样本转换为大量的微小液滴，细胞悬液以30uL每分钟左右的速度被压入如图所示的雾化器中，雾化器中央是一根水平悬空的毛细管，毛细管外是用于辅助雾化的氩气，当样本流出右侧毛细管末端时，会被周围喷出的雾化气散成大量呈雾状的小液滴，细胞被包裹在这些小液滴当中。图源：宸安生物接下来这些小液滴会被180℃的雾化室中，随后液滴蒸发，尺寸缩小，被氩气携带进入离子源进行电离，在离子源位置氩气在高频切换电磁场作用下被加热产生温度极高的等离子体火焰，而细胞在等离子体中经历去溶剂、解离、原子化和电离等一系列变化，最终变成一团离子云。图源：宸安生物这些在等离子体外生成的离子云通过金属锥，从低真空度进入高真空度的环境，随后在四极杆质量选择器中经历引导和筛选，排除低质量的背景离子，只留下抗体上高质量金属离子进入后续的检测器。图源：宸安生物质谱流式使用TOF作为检测器。检测离子云时，所有离子被正交加速电场施加一个相同的初始动能，随后在反射场中作回返运动，由于不同离子的质荷比不同，在加速之后获得的初速度不同，这导致不同离子回返到达检测器的时间不同，检测器通过到达的时间差别区分不同的离子，在这里有两个质谱流式中很重要的概念：Push和Event Length。Push是指每次正交加速电场将离子加速进入回返场的时间间隔，即TOF的检测周期。Event Length是指一个细胞产生的完整离子云被检测完所需要的Push个数。可以表达成“检测一个细胞经历的Push数量=Event Length”这也是一个在之后的圈门过程中很重要的一个参数。 8.3 流式质谱的主要应用领域 新药开发是一项复杂、昂贵、耗时的工作，需要解决来自各领域的技术难题。流式质谱技术可以在管线的各个阶段协助做出以数据为导向的决策，从而将安全有效的疗法成功地推向市场。药物发现阶段：提供免疫分型深度分析，信号通路检测、细胞因子检测、T细胞激活\耗竭分析和新生抗原筛选。临床前开发阶段：提供免疫分型、细胞因子、PK/PD动态分析。临床试验阶段：单细胞水平的蛋白组学可对患者精准分群，进行免疫治疗反应的监测。批准和上市后：作为辅助诊断的工具，实现高效快速检测、指导治疗方案的选择和进行疗效监测。在血液系统疾病、基于高维免疫评估的感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤免疫、基于高维免疫评估的细胞治疗等皆是流式质谱的用武之地。

p 　　国家卫计委11月30日消息，目前我国正在制定“精准医疗”战略规划，或将纳入到“十三五”重大科技专项中。 /p p 　　精准医疗主要由基因测序等顶尖技术构成，将改变现有的诊断、治疗模式，为医学发展带来一场变革。据透露，我国将研发一批国产新型防治药物和医疗器械，形成一批我国定制、国际认可的疾病诊疗指南、临床路径和干预措施，显著提升重大疾病防治水平，针对肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病、罕见病分别制定8-10种精准治疗方案，并在全国推广。 /p p strong 　　政府高度重视 /strong /p p 　　国家卫计委官员告诉中国证券报记者，本次制定的“精准医疗”战略规划，系国家卫计委会同国家科技部、中国科学院等中央部委，按照中央领导同志的批示，联合一批顶尖科学家研究制定的。 /p p 　　据透露，国家相关部委获悉美国的精准医疗计划后，很快将这一计划专文上报国家高层，高层随即批示国家科技部牵头调研，国家科技部鼓励中国科学院北京基因组研究所在这一领域深入钻研。 /p p 　　关于这项顶尖的科研计划，今年以来政策方连续推出举措：今年3月27日，我国发布了第一批肿瘤诊断与治疗项目高通量基因测序技术临床试点单位名单。4月15日，国家卫计委和科技部组织生物医药等领域专家，同中国科学院等部门共同研讨精准医学研究计划。5月10日，国务院发布《关于取消非行政许可审批事项的决定》，其中第31项是关于取消第三类医疗技术临床应用准入审批，取消的审批项目包括原来由国家卫计委负责的造血干细胞移植、基因芯片诊断、免疫细胞治疗等第三类医疗技术临床应用。 /p p 　　据介绍，在精准医疗领域行动最快的是英国。英国政府2012年发起大型测序研究项目——“10万基因组计划”，即对英国国民医疗保健制度记录(NHS)中的10万名病人的完整基因组进行测序，目标是根据基因组学和临床数据制定个性化的癌症和罕见疾病疗法，并使NHS成为“世界上第一个将提供基因组医学作为日常护理一部分的主流健康服务体系”。迄今为止，英国已经对几百个基因组进行了测序，预计2016年测序完成1万个样本，到2017年完成10万个样本。 /p p strong 　　大数据分析护航 /strong /p p 　　精准医疗要做到个性、高效及预防，前提是疾病的筛查和诊断。因此，开展精准医疗，首先是要发展基因测序和大数据应用。从精准医疗的过程来看，产业链可以简单分为诊断和治疗两个部分。诊断过程主要涉及分子诊断技术、大数据及云计算的应用，通过对单个患者相关样本的采集检测，并与数据库中相关疾病的资料进行比对，得出相关诊断结果。在治疗阶段则可以根据诊断的结果实行“量体裁药”。 /p p 　　大数据分析将在精准医疗中发挥巨大作用。精准治疗实施的前提是基因测序技术，而基因测序后产生的数据则有赖于大数据的比对分析。一个完全测序的人类基因组包含100GB-1000GB的数据量，这在解读上有很大困难，需要专门的数据库进行数据信息的横向与纵向比对分析。国外很多公司都建立了自己的大型数据库并开发相关的软件进行快速数据分析。例如Myriad genetics公司拥有专有数据库来进行大数据的一体化分析，可用来解释不确定的遗传检测结果。Illumina公司开发出BaseSpace的云计算与存储平台。SevenBridges Genomics在人类基因组排序和分析中综合应用了云计算和NoSQL数据技术，推出EC2、S3和MongoDB等。 /p p 　　A股上市公司荣之联(002642,股吧)凭借在高性能计算和大容量存储方面积累的技术优势，为华大基因设计、建设和维护位于深圳和香港的生物信息超算中心，成功地解决了基因测序形成的海量数据在并行计算和存储等方面的难题。目前，华大基因具备了每秒运行157万亿次的超级计算能力，数据存储量达12.6PB，基因测序能力位居全球第一。 /p p 　　大数据比对分析后所得到的信息，可为个体化药物设计提供指导，实现“量体裁药”。目前众多预测性基因检测项目中最具有实际应用意义的是“药物基因型检测”，即针对人体发病基因片段设计靶向药物，并用大数据分析药物将要产生的反应、药效、敏感性以及副作用的情况，从而筛选出最佳治疗方法和个体化的给药方案。“量体裁药”将在很大程度上减少临床用药不当，提高疗效与降低医疗费用，为未来医学指明方向。 /p p 　 strong 　肿瘤检测市场先行 /strong /p p 　　国家卫计委医政医管局今年4月公布首批肿瘤高通量基因测序临床应用试点单位名单。意味着肿瘤病种的基因测序得到监管层首肯。 /p p 　　达安基因控股孙公司广州达安临床检验中心及迪安诊断全资子公司杭州迪安医学检验中心入选首批试点单位名单。卫计委指出，将通过试点，做好高通量基因测序技术的验证与评价，逐步完善相关技术规范，提高高通量基因测序技术在肿瘤诊断与治疗方面的应用和管理水平。除上述两家外，入选首批试点的单位还包括中山大学附属肿瘤医院、深圳华大临床检测中心等。 /p p 　　2006年我国第三次居民死亡原因抽样调查结果显示，30年来，乳腺癌死亡率上升了96%，而肺癌死亡率更是狂飙465%。根据《世界癌症报告》统计，2012年中国癌症发病人数为306.5万，约占全球发病的1/5 癌症死亡人数为220.5万，约占全球癌症死亡人数的1/4。对这类恶性疾病的治疗，一方面是加大治疗药物的研发突破，另一方面应从精准治疗角度进行治疗技术的突破。 /p p 　　业内人士介绍，当前的肿瘤治疗正逐渐从宏观层面对“症”用药向更微观的对基因用药转变，实现“同病异治”或“异病同治”，精准治疗已经成为肿瘤治疗的公认趋向。鉴于肿瘤基因测序的市场广阔的前景，继无创产前测序争夺战开展数年后，国内多家基因公司开始进入肿瘤检测市场，开始争夺这块大蛋糕。 /p p 　　此前，肿瘤个体化治疗仅由国家卫计委批准了中南大学湘雅医学检验所、北京博奥医学检验所和中国医科大学第一附属医院，三者皆为政府背景，开展进度缓慢。随着3月底国家卫计委公布了首批肿瘤高通量基因测序临床应用试点后，个别公司已先下手为强。华大基因旗下华大医学的进展最为快速，肿瘤检测即华大医学“生死战略”战略中的“死”战略之一。 /p p 　　华大医学的肿瘤套餐已于近日出炉并正在推向市场，目标客户既包括健康人群、高危人群，也可辅助治疗、预后监控。此套餐涉及肿瘤种类是目前中国市场上最为全面的。健康、高危人群适用于“遗传性肿瘤筛查”，其中包括男性15种、女性16种常见肿瘤的筛查，乳腺癌、卵巢癌、肺癌等常见癌症均在套餐范围内 罹患肿瘤的患者则适用于个体化治疗套餐，定位于针对性用药、预后复发监控等。 br/ /p

最近发表的论文显示，新型质谱平台正在显著增强单细胞蛋白质组学实验的覆盖深度。研究人员在单细胞实验中发现，使用Bruker timsTOF Ultra和Thermo Fisher Scientific Orbitrap Astral仪器后，检测的蛋白质数量增加了一倍多。这两种仪器都在6月份的美国质谱学会年会上（ASMS 2023）首次亮相。timsTOF Ultra是Bruker timsTOF系列的最新产品，它提高了现有timsTOF SCP对小样本的分析能力，还可以对较大样本进行高性能分析。（新产品详情了解）Orbitrap Astral标志着赛默飞世尔公司进军一项新技术，即Astral（用于不对称轨道无损）分析仪，该分析仪与飞行时间（TOF）分析仪一样，测量离子沿仪器内轨道的行进及其到达探测器表面的情况。（新产品详情了解）哥本哈根大学的研究人员于11月发布在BioRxiv预印本上的文章首次展示了Astral在单细胞蛋白质组学研究中的分析能力。在这项研究中，科学家们能够在单个HeLa细胞中识别出5000多种蛋白质。他们指出，这是之前单细胞实验通常达到数量（约2000种蛋白质）的两倍多。哥本哈根大学Novo Nordisk基金会蛋白质研究中心教授兼副主任、预印本资深作者Jesper Olsen表示，Astral “真正改变了游戏规则”，并指出Astral分析仪“提供了极高的灵敏度”。东北大学（美国）生物工程副教授、专注于单细胞蛋白质组学研究的PTI所长Nikolai Slavov表示：“我们注意到单细胞蛋白质的分析性能大幅提高，而新仪器占据了主要原因。”并表示，新的质谱仪器能够准确地定性定量多种肽和蛋白质。维也纳分子病理学研究所蛋白质组学技术中心负责人Karl Mechtler认为，如果没有新的仪器，很难进行单细胞的最近研究。他说：“通过和单细胞领域的研究者讨论，我们都认为新仪器是向前迈进的重要一步。”Mechtler的实验室拥有Ultra，并计划购买Orbitrap Astral，这两种仪器都将用于单细胞实验。在ASMS上，Mechtler展示了Ultra的研究数据。在250pg（大约相当于单个细胞中的蛋白质量）中，他和同事测量了约6000个蛋白质组，中位变异系数（CV）为10%，而使用旧的timsTOF SCP，测量约5000个蛋白质组，CV为12%。在研究实际的单个HeLa和K562细胞（与标准细胞相反）过程中，他们分别鉴定了3803和3221种蛋白质。Mechtler说，自从安装Ultra以来，实验覆盖深度略低，比在ASMS报告的数字下降了5%-10%。由于该系统只使用了六个月，他和同事们将继续优化其性能。在Slavov及其同事在11月发表的BioRxiv预印本中，研究人员将timsTOF Ultra用于单细胞实验，每个细胞量化了3000-3700种蛋白质。Slavov表示，虽然这两种仪器都能大幅提高单细胞研究的分析能力，但timsTOF Ultra更具优势。与Orbitrap Astral相比，Ultra的捕获离子迁移率（TIMS）使仪器能够分离和破碎更大的离子。但是Orbitrap Astral灵敏度更好，尤其是在产生少量离子的单细胞实验中。Slavov补充说，在用于单细胞和大块蛋白质组学实验的数据独立获取（DIA）实验中，通过一系列m/z分离窗口循环，在给定的时间点分解m/z窗口中存在的所有前体离子。Ultra利用TIMS对离子的释放进行计时，以匹配当时碎片化的m/z窗口。但在Astral中不能以这种方式计时，因此在特定时间点被碎片化的m/z窗口外的离子将无法进行分析。Ultra收集的离子迁移率数据提高了检测的特异性。Olsen同样指出，Astral能够分析样本产生的一小部分（约1%）离子束。尽管如此，该系统“与我们以前使用过的任何仪器相比，仍然具有极高的灵敏度。”他和他的同事通过Astral进行单细胞实验时，调整了隔离窗和喷射时间，以便吸收更多的离子进行分析。在批量实验中，通常使用2个Thompson隔离窗。他们将该窗口的大小和允许的最大注射时间都增加了一倍。他认为现在是单细胞蛋白质组学研究的最佳时刻，并且握在自己手中。Olsen指出，Astral还能够在单细胞水平上分析翻译后修饰（PTM）。这在传统上是困难的，因为小尺寸单细胞样本在没有富集的情况下很难识别PTM，而富集方法又会导致样本丢失，这使得单细胞PTM分析具有很大挑战。样本制备流程的改进也推动了分析仪器行业的发展。Olsen的团队使用Evosep最近发布的ProteoCHIP EVO 96平台进行单细胞研究。该平台是Evosep与Cellenion合作设计，允许研究人员使用Cellenion的CellenOne X1平台分离单个细胞并将其分配到EVO 96平台中；最多可以并行处理96个细胞，然后转移到Evosep的Evotip分离设备中，并在该公司的Evosep One LC系统上运行。该系统的集成使样品制备过程几乎没有损失，并指出这是“提高质谱分析灵敏度的关键”。Slavov也使用CellenOne系统进行样品制备。这种方法被称为nPOP，在载玻片上以液滴形式制备单个细胞，可以同时制备数千个。研究人员表示，这种方法可以在一到两天内制备3000多个细胞。Mechtler还与Cellenion合作开发了单细胞样品制备的工作流程，以最小的样品损失同时处理大量单细胞。通量仍然是单细胞蛋白质组学面临的最大挑战。最近发布的仪器在一定程度上解决了这一问题，但许多工作流程仍然局限于每天分析几十个左右的细胞。Slavov说：“我们希望每天能够以分析每一个细胞的工作量去分析数千个细胞。我们目前在timsTOF Ultra上使用PTI继续开发plexDIA方法，该方法将样本复用与独立于数据的采集质量规范相结合，以实现更高通量的实验。”Olsen同样指出，“通量是我们目前的主要问题。”他说，实验室每天可以运行大约40个单细胞，但只要“稍作调整”，可以实现每天运行100个细胞。他和他的同事们正在探索多种复用方法，这些方法可以进一步提高通量，但“现在说它能起多大作用还为时过早。”---------------------------------------------------------------------------------------------------------------2023年，仪器信息网联合北美华人质谱学会（CASMS），于12月12-15日联合举办第十四届质谱网络会议（iCMS 2023），本届会议新增单细胞质谱技术及应用新进展专场，聚焦单细胞质谱新技术及最新研究进展。（点击了解相关质谱仪器专场）部分报告预告点击浏览  》》》会议报名点击下图

面对日益严重的大气复合型污染问题，我国从2010 年开始着手开展灰霾监测超级站建设，截止到2015年已投入建设二十多个，并预计 “十三五”期间，超级站的数量可超100个。目前，“三区十群”超级站正逐渐从省级监测中心和省会城市向有条件的地级市延伸；科学研究正逐渐向区域立体监测业务网络拓展。随着各地区超级站建设能力的增强和超级站数量的急剧增加，一系列问题迎面而来。面对如此庞大数量的监测仪器，该如何运维，保证数据的准确性？对输出的数据结果，该如何进行有效数据分析，及时、准确、全面地反映环境质量及发展趋势？　　中科光电作为大气超级站的整体供应商及运维服务商，能为客户定制一系列完备的运维和数据分析方案，将高质量地保证超级站正常业务运行，确保监测数据有效输出，实现数据价值最大化。超级站运营维护服务　　超级站运维现状　　我国环境监测体系人员队伍建设不足，无力进行相关的研究及设备监管工作，使得投入无产出，资源大量无端浪费。同时多样化的环境指标所带来的环境监测设备品牌多、商家多、服务水平参差不一、管理人员联系困难、费用管理困难等问题日益突出。　　超级站运维需求　　理想的超级站运营维护服务应通过专业化、标准化的服务理念及流程，对超级站进行唯一的服务接口、统一的质量要求、统一的维护资料、长期稳定可靠的服务管理，为各有需求单位提供定制化的服务，保证环境监测数据的真实可靠。　　超级站运维管理流程　　超级站运维内容　　总的来说，超级站运维包括常规维护和重点专项维护，每一项维护内容包括：　　系统宏观检查　　日常巡检　　站房系统维护　　采样专项维护　　设备专项维护　　预防性检修　　针对性检修超级站数据分析服务　　超级站数据分析服务现状　　我国全指标、多样化的环境空气监测工作起步较晚，监测数据开发利用不足。一般情况下，监测部门只是将监测结果上报管理部门，而忽视了监测数据的加工整理和开发利用，从而缺少针对性强的监测数据分析，造成环境管理部门真正需要的信息少，对区域环境质量的变化解释不清，找不出存在的主要环境问题。　　超级站数据分析服务需求　　高质量的环境监测数据分析工作应具备以下方面：　　一）说清现状。通过综合分析数据如实反映环境质量现状和污染来源的真实情况。　　二）深度分析。最大限度的发挥各种监测数据的应用价值，集结有效数据，说清污染特征、污染来源及污染变化趋势，为环境污染的预警预测提供有效的数据支撑。　　三）突出特色。对汇总数据进行特色加工形成监测报告，让管理机关等不同层面的人得到其想要的结果。　　四）提出建议。站在全局的角度去思考，找出存在的问题，分析问题的形成原因，从开展环境管理和发展区域经济的影响因素方面分析原因，针对存在的问题提出相应的合理可行的建议。只有做到以上几点才能实现环境监测的根本目的。　　超级站数据分析服务流程 　　自成立以来，中科光电以专业化、标准化的环境咨询服务队伍，为各有关部门提供定制化的第三方运营维护服务及综合数据分析服务，保障超级站数据准确输出，基于准确数据，说清区域污染过程、污染特征、污染来源及污染趋势，立志成为中国最权威的超级站运营维护团队和环境质量数据咨询服务团队。

西北大学研究团队开发出一种基于电荷检测质谱技术的自顶向下（top-down）的单细胞蛋白质组学方法。该方法在本月发表于BioRxiv预印本上，科学家们用此方法可以每天检测1000多个单细胞中的完整蛋白质。虽然该技术的开发仍处于早期阶段，但是西北大学生命过程化学研究所主任、论文的通讯作者Neil Kelleher表示，他和他的同事们希望在几年内能够与大规模自顶向下蛋白质组学分析取得同等水平。　　该方法采用了Kelleher及其共同作者去年在Science Advances上发表的蛋白质变体成像质谱（PiMS）方法，他们使用了一种称为单个离子质谱（I2MS）的基于电荷检测质谱技术，使研究人员能够逐个分析离子，减少了产生的信号的复杂性。研究人员利用这项技术进行了自顶向下的质谱成像。传统上，这样的成像实验局限于相对较小的蛋白质变体，但是I²MS所具有的分离质谱成像产生的复杂离子混合物的能力使得Kelleher及其同事能够显著扩展他们所能处理的蛋白质变体质量范围。他们将I2MS与环境纳米喷雾解吸电喷雾离子化技术（nano-DESI）结合起来对人类肾脏组织成像，鉴定了169种质量高达70 kDa的蛋白质变体。　　在他们最近的预印本中，Kelleher及其同事将这种技术应用于单细胞的高通量分析。研究人员从大鼠海马体中取出细胞并将其滴在玻片上。然后，如他们所述，他们扫描玻璃片上的“液滴”，同时不断使用纳米DESI源对液滴进行采样。当液滴接触到玻片上的一个细胞时，离子源对细胞内容物离子化，产生蛋白质变体离子，这些离子被引入质谱仪并通过I²MS分析。　　使用这种方法，研究人员能够在大鼠脑细胞中识别出169种蛋白质变体。他们还表明，可以根据所含蛋白质变体将分析的一部分细胞分类为神经元、星形胶质细胞或小胶质细胞。此外，由于该方法不使用液相色谱分离，而是直接将样本引入质谱仪，因此具有非常高的通量。预印本中使用的工作流程能够每小时分析约80个细胞。在10天的研究中，研究人员总共分析了10,836个单细胞。　　预印本中所展示的研究主要是原理验证，仍需要进行大量的开发工作，但Kelleher表示，这为高通量收集单细胞自顶向下蛋白质组学数据提供了一种途径。　　自顶向下蛋白质组学很有吸引力，因为通过分析完整的蛋白质，而不是像自底向上蛋白质组学中那样消化成肽段，研究人员可以更好地观察剪切变异、截断和翻译后修饰等在生物过程中起关键作用的特征。　　通量是蛋白质组学的一个重要问题，特别是单细胞蛋白质组学需要大量的细胞数据以进行稳健分析，每个细胞构成其自己的质谱实验。从这个角度，能够每天分析1,000个以上的单细胞是一大福音。“这非常大胆和令人兴奋，”东北大学生物工程副教授、单细胞蛋白质组学的先驱尼古拉伊斯拉沃夫（Nikolai Slavov）对Kelleher实验室的自顶向下单细胞研究表示赞赏，“单位时间分析的单细胞数量非常高。”他还指出，收集蛋白质变体信息的能力很重要。“显然，我们都想知道蛋白质变体，当我们进行自底向上分析时，我们对蛋白质变体的认识是间接的，”他说，“完整蛋白质分析使我们可以直接测量真正想知道的内容。”虽然没有参与预印本工作，但斯拉沃夫指出，该技术目前还不能产生太多的定量信息，这是Kelleher所承认的一个缺陷。　　“定量很难，”Kelleher评论道，在这方面的主要困难之一是引入足够的离子进入质谱仪以进行良好的定量分析。斯拉沃夫指出，当只有少数蛋白质变体离子成功进入质谱仪时，背景噪音会使其难以准确定量。他说：“解决这个问题主要需要提高离子化效率和传输效率。”，“我认为这是未来发展的一个非常重要的方向。”　　“我们知道我们没有得到好的（离子）提取。只有一小部分蛋白质变体从细胞中释放出来。平均每个细胞只得到约10,000个离子，”Kelleher说，“我们团队的初步重点是展示这种技术的通量”。他列举了单细胞RNA测序的例子，表示相信离子提取和定量分析能力可得以显著提升。他说：“单细胞RNA测序的早期是在2012年、2014年，然后到了2016年，你就可以在一个单细胞中获得2,000到3,000个转录本。我们将经历同样的成熟曲线。我希望在三到四年的时间内达到我们可以在大规模（自顶向下分析）中实现的深度。”　　最近的大规模自顶向下的研究确定了2,000到3,000种蛋白质和20,000到30,000种蛋白质变体，其中约1,000到2,000种蛋白变体可被重复定量。　　自底向上的单细胞蛋白质组学流程也在不断发展。在本月在休斯顿举行的美国质谱学会年会上，Bruker突出了其新的timsTOF Ultra仪器在单细胞蛋白质组学方面的能力，在新闻材料中指出该仪器可以在单个细胞水平上识别约5,000种蛋白质，并以20%的变异系数对超过4,800种蛋白质进行定量分析。此外，维也纳分子病理学研究所的蛋白质组学主管卡尔梅赫特勒在本周的Bruker用户会议上展示了他的实验室使用Ultra仪器生成的数据。他的实验室使用该系统观察单个HeLa和K562细胞时，分别识别了3,803和3,221种蛋白质。　　在通量方面，斯拉沃夫及其同事继续开发他们的plexDIA方法，该方法将非同位素质量标记与数据独立获取质谱相结合，以实现在短的液相色谱梯度上运行多重单细胞质谱实验。迄今为止，研究人员已经发表了一种结合三重标记和五分钟液相色谱梯度的版本，但斯拉沃夫表示，他相信多重性水平可以增加到20个，而色谱运行时间也可以大大缩短，可能降至一分钟左右。

西北大学研究团队开发出一种基于电荷检测质谱技术的自顶向下（top-down）的单细胞蛋白质组学方法。该方法在本月发表于BioRxiv预印本上，科学家们用此方法可以每天检测1000多个单细胞中的完整蛋白质。虽然该技术的开发仍处于早期阶段，但是西北大学生命过程化学研究所主任、论文的通讯作者Neil Kelleher表示，他和他的同事们希望在几年内能够与大规模自顶向下蛋白质组学分析取得同等水平。该方法采用了Kelleher及其共同作者去年在Science Advances上发表的蛋白质变体成像质谱（PiMS）方法，他们使用了一种称为单个离子质谱（I2MS）的基于电荷检测质谱技术，使研究人员能够逐个分析离子，减少了产生的信号的复杂性。研究人员利用这项技术进行了自顶向下的质谱成像。传统上，这样的成像实验局限于相对较小的蛋白质变体，但是I²MS所具有的分离质谱成像产生的复杂离子混合物的能力使得Kelleher及其同事能够显著扩展他们所能处理的蛋白质变体质量范围。他们将I2MS与环境纳米喷雾解吸电喷雾离子化技术（nano-DESI）结合起来对人类肾脏组织成像，鉴定了169种质量高达70 kDa的蛋白质变体。在他们最近的预印本中，Kelleher及其同事将这种技术应用于单细胞的高通量分析。研究人员从大鼠海马体中取出细胞并将其滴在玻片上。然后，如他们所述，他们扫描玻璃片上的“液滴”，同时不断使用纳米DESI源对液滴进行采样。当液滴接触到玻片上的一个细胞时，离子源对细胞内容物离子化，产生蛋白质变体离子，这些离子被引入质谱仪并通过I²MS分析。使用这种方法，研究人员能够在大鼠脑细胞中识别出169种蛋白质变体。他们还表明，可以根据所含蛋白质变体将分析的一部分细胞分类为神经元、星形胶质细胞或小胶质细胞。此外，由于该方法不使用液相色谱分离，而是直接将样本引入质谱仪，因此具有非常高的通量。预印本中使用的工作流程能够每小时分析约80个细胞。在10天的研究中，研究人员总共分析了10,836个单细胞。预印本中所展示的研究主要是原理验证，仍需要进行大量的开发工作，但Kelleher表示，这为高通量收集单细胞自顶向下蛋白质组学数据提供了一种途径。自顶向下蛋白质组学很有吸引力，因为通过分析完整的蛋白质，而不是像自底向上蛋白质组学中那样消化成肽段，研究人员可以更好地观察剪切变异、截断和翻译后修饰等在生物过程中起关键作用的特征。通量是蛋白质组学的一个重要问题，特别是单细胞蛋白质组学需要大量的细胞数据以进行稳健分析，每个细胞构成其自己的质谱实验。从这个角度，能够每天分析1,000个以上的单细胞是一大福音。“这非常大胆和令人兴奋，”东北大学生物工程副教授、单细胞蛋白质组学的先驱尼古拉伊斯拉沃夫（Nikolai Slavov）对Kelleher实验室的自顶向下单细胞研究表示赞赏，“单位时间分析的单细胞数量非常高。”他还指出，收集蛋白质变体信息的能力很重要。“显然，我们都想知道蛋白质变体，当我们进行自底向上分析时，我们对蛋白质变体的认识是间接的，”他说，“完整蛋白质分析使我们可以直接测量真正想知道的内容。”虽然没有参与预印本工作，但斯拉沃夫指出，该技术目前还不能产生太多的定量信息，这是Kelleher所承认的一个缺陷。“定量很难，”Kelleher评论道，在这方面的主要困难之一是引入足够的离子进入质谱仪以进行良好的定量分析。斯拉沃夫指出，当只有少数蛋白质变体离子成功进入质谱仪时，背景噪音会使其难以准确定量。他说：“解决这个问题主要需要提高离子化效率和传输效率。”，“我认为这是未来发展的一个非常重要的方向。”“我们知道我们没有得到好的（离子）提取。只有一小部分蛋白质变体从细胞中释放出来。平均每个细胞只得到约10,000个离子，”Kelleher说，“我们团队的初步重点是展示这种技术的通量”。他列举了单细胞RNA测序的例子，表示相信离子提取和定量分析能力可得以显著提升。他说：“单细胞RNA测序的早期是在2012年、2014年，然后到了2016年，你就可以在一个单细胞中获得2,000到3,000个转录本。我们将经历同样的成熟曲线。我希望在三到四年的时间内达到我们可以在大规模（自顶向下分析）中实现的深度。”最近的大规模自顶向下的研究确定了2,000到3,000种蛋白质和20,000到30,000种蛋白质变体，其中约1,000到2,000种蛋白变体可被重复定量。自底向上的单细胞蛋白质组学流程也在不断发展。在本月在休斯顿举行的美国质谱学会年会上，Bruker突出了其新的timsTOF Ultra仪器在单细胞蛋白质组学方面的能力，在新闻材料中指出该仪器可以在单个细胞水平上识别约5,000种蛋白质，并以20%的变异系数对超过4,800种蛋白质进行定量分析。此外，维也纳分子病理学研究所的蛋白质组学主管卡尔梅赫特勒在本周的Bruker用户会议上展示了他的实验室使用Ultra仪器生成的数据。他的实验室使用该系统观察单个HeLa和K562细胞时，分别识别了3,803和3,221种蛋白质。在通量方面，斯拉沃夫及其同事继续开发他们的plexDIA方法，该方法将非同位素质量标记与数据独立获取质谱相结合，以实现在短的液相色谱梯度上运行多重单细胞质谱实验。迄今为止，研究人员已经发表了一种结合三重标记和五分钟液相色谱梯度的版本，但斯拉沃夫表示，他相信多重性水平可以增加到20个，而色谱运行时间也可以大大缩短，可能降至一分钟左右。doi: https://doi.org/10.1101/2023.05.31.543176.

仪器信息网讯 6月7日，Cytek Biosciences宣布推出全新的台式高维细胞分选仪- Cytek Aurora CS。全新台式流式细胞分选仪发布，实现超高分辨细胞分析Cytek Aurora CS流式细胞分选系统据了解，该流式细胞分选仪采用Cytek独特的全光谱分析技术（Full Spectrum Profiling, FSP™ ），Aurora CS可在单细胞水平提供超高分辨率的数据结果，帮助科学家和研究人员将复杂实验简单化，轻松解决最具挑战性的细胞分析，如高自发荧光的细胞分析、或关键生物标志物表达水平低的细胞分析等。使用Aurora CS，研究人员可以从微孔板或试管中轻松分选活细胞或其他颗粒，用于下游分析实验，如单细胞RNA测序、蛋白质组学和细胞生物学研究等。Cytek于2017年首次推出了其旗舰级产品-Aurora流式细胞分析系统，Aurora系统利用突破性的Cytek FSP™ 技术，采集来自多个激光器激发的荧光素全光谱信号，轻松分辩单细胞上的多种荧光标记，显著提高了高参数细胞分析的灵敏度，极好的解决了流式检测受技术局限的问题。Aurora CS基于同样的FSP™ 技术，保持了与Aurora一致的优秀特性和强大功能。独特的光学设计和解析方法能让使用者体会到更高的灵活性， 不仅可广泛选择大量新的荧光染料，且无需为每个应用重新设置仪器。先进的光学系统和低噪音电子系统，带来超强灵敏度和卓越分辨率的细胞分析体验，包括分析那些高自发荧光或关键生物标志物表达水平低的细胞。Cytek Aurora分析系统和Aurora CS分选系统，利用Cytek独有的FSP™ 技术，可以检测标记在每个细胞上的多种荧光探针的全光谱信号，在单管样本中，即可完成高度复杂方案（40色方案）的分析和分选，使科学家们能够更深入更完整的了解生物系统。结合FSP™ 技术和高端分选特性，Aurora CS为研究人员提供了一个可应用于多种生物学场景和分选条件的解决方案。搭配SpectroFlo CS软件，在更短的设置时间下，即可轻松实现6路分选、自定义分选、自动液滴延迟和分选液流监控等操作，满足各种科学研究与应用的需求。网络会议预告 点击报名参会

质谱流式细胞术可在数百万个单细胞中同时采样并量化分析50多种蛋白质或蛋白质修饰水平。应用质谱流式可从全新的角度判别细胞种类、细胞表型，评估其功能状态和异质性以研究疾病发生和发展的机制。然而，作为一种新兴单细胞蛋白组方法，质谱流式因其技术特性也存有一些功能上的不足之处。目前该技术最大的瓶颈在于其灵敏度的极限，在单细胞中的每种抗原表位需要累积上百个金属标签标记的抗体才可在质谱流式分析中检测到特异性信号。灵敏度不足的问题，使得一些在人类疾病中至关重要的低丰度蛋白，如大量的转录因子、一部分细胞表面受体蛋白以及某些与特定功能相关的磷酸化位点难以被准确分析。在对小体积细胞，例如免疫细胞和微生物细胞的研究中，质谱流式在技术上则更具挑战性。而之前在多个不同实验室进行的放大质谱流式信号的尝试由于信噪比低、放大效果不强、可控性差等问题并没有获得显著效果。如何在不影响信噪比的情况下对质谱流式进行信号放大是一直以来亟待解决的问题。2024年7月29日，哈佛大学Wyss研究所尹鹏教授团队（伦小康博士、盛宽玮博士为共同第一作者）等在 Nature Biotechnology 期刊发表了题为：Signal amplification by cyclic extension enables high-sensitivity single-cell mass cytometry 的研究论文。该研究开发了一种名为循环延伸扩增（Amplification by Cyclic Extension，ACE）的信号放大技术，通过设计DNA动态探针实现对质谱流式技术（mass cytometry）中抗原表位金属同位素标记信号的高效放大，解决了质谱流式分析中的灵敏度瓶颈问题。ACE技术可同时放大30种以上蛋白表位信号。应用在悬浮质谱流式和成像质谱流式（imaging mass cytometry或IMC）中，ACE皆可大幅提升低丰度蛋白信号检测的灵敏度及准确性。在这项最新研究中，研究团队运用独特的DNA动态探针设计方法，创立了单链DNA循环延伸信号放大（Amplification by Cyclic Primer Extension，ACE）技术，实现了同时对多通道抗原表位信号的高信噪比高效放大，并应用于质谱流式技术上以大幅提高其灵敏度。ACE利用超短DNA序列作为起始探针（initiator）标记抗体并对胞内靶蛋白进行染色（图1）。在低温条件下，反应体系内的延伸探针（extender，含有两个相邻的起始探针互补序列）可互补结合在起始探针上，体系中的DNA聚合酶应用延伸探针为模版延长起始探针。提高体系温度后，延伸探针从延长过起始探针上解离，此时一个反应循环结束。当体系温度再次降低时，下一个延伸循环开始，起始探针进一步被延长。通过对起始探针序列的温控循环延伸，ACE可快速复制金属检测探针（detector）结合位点，引入检测探针后，单个抗体所携带的金属同位素标记物数量大幅提升。为提升DNA结构的热稳定性，该团队又结合3-cyanovinylcarbazole phosphoramidite (CNVK) 紫外交联方法将携带金属标记的检测探针共价结合在延伸后的起始探针上，使得检测探针在质谱流式仪内高温环境中不易解离（图1）。线型ACE（linear ACE）信号放大技术可平均提升信号13倍（图2）。但当分析极低丰度蛋白的单细胞信号或微生物单细胞蛋白信号需要更强信号时，可在线型ACE基础上应用分支ACE（branching ACE）以达到对抗原信号的500倍以上的放大。为配合质谱流式多维度蛋白表位分析特点，该团队通过设计正交DNA探针序列实现了对33种蛋白表位互不干扰的同时信号放大。图1. ACE技术流程示意图图2. 应用ACE逐级提高质谱流式抗原表位信号ACE技术建立后，研究团队首先将其应用与分析上皮-间质转化（EMT）和间质-上皮转化（MET）过程中的分子调控机制。通过对32个上皮和间质标记物、信号分子和转录因子的单细胞分析，将单个小鼠乳腺癌细胞从上皮状态到间质状态再回到上皮状态的转化过程进行时间重构，精准的展示细胞如何通过调节关键转录因子如Zeb-1和Snail/Slug的数量变化来驱动了EMT和MET分子程序。在第二个应用中，团队聚焦于单个T细胞胞内磷酸化信号网络。由于T细胞体积较小，在单细胞分辨率下每种磷酸化位点的表位数量有限，所以此前针对单个T细胞信号网络反应异质性的研究一直较难开展。团队应用ACE同时放大T细胞受体（TCR）信号网络内的30种关键磷酸化位点（图3），研究样本中T细胞在受到外部信号刺激时的胞内磷酸化网络特异性激活状态是如何分别调控介导应激、炎症、细胞增殖等反应的。应用该技术，团队分析了“组织损伤诱导T细胞麻痹”的分子信号机理，利用从手术患者获取的“术后引流液”（POF）样本刺激T细胞，并捕捉TCR信号网络的动态特征，揭示出导致部分CD4+ T细胞停止分裂并引起免疫抑制的胞内信号网络变化。图3. 应用ACE技术分析T细胞胞内信号网络动态变化最后，团队使用ACE结合成像质谱流式（Imaging mass cytometry，IMC）对人体肾脏组织切片中的蛋白表位进行高维度空间分析。通过检查从一名多囊肾病患者获得的肾皮质切片并对经信号放大后的20种肾脏标记物的空间表位分析，团队发现了存在于肾皮质部位细胞和组织结构的新病理特征：与组织修复相关的干细胞标记物Nestin在肾小球中的不均匀表达可能意味着组织的不同部位可能同时经历不同的病理阶段。ACE质谱流式信号放大技术是单细胞蛋白分析中一项革命性的突破。这套独特的生物技术在生物医学的各个层面都有着广泛的应用前景，尤其可将单细胞高维蛋白表位定量分析扩展到之前由于技术限制而从未涉及到的低丰度蛋白组。另外，结合成像质谱流式IMC，可在未来实现基于ACE信号放大的超分辨率空间蛋白组学成像分析。