标记反应

大家好，本周为大家分享一篇发表在Anal Chem.上的文章，Distinguishing Histidine Tautomers in Proteins Using Covalent Labeling-Mass Spectrometry [1]。该文章的通讯作者是来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的Richard W. Vachet教授。组氨酸是人体蛋白质结构中的重要组成氨基酸，研究发现，组氨酸具有Nδ-H和Nε-H两种互变异构体，通过两种互变异构体的转换，可以在蛋白质中介导质子转移。目前常使用2D NMR技术进行区分，但操作相对繁复。共价标记质谱是一种研究蛋白质结构的有力方法，具有操作简单，灵敏度高，结构分辨率高等优点。在本文中，作者尝试以焦碳酸二乙酯（DEPC）为标记试剂，采用共价标记质谱区分组氨酸互变异构体。组氨酸侧链的咪唑上具有两个氮原子，其中一个氮上的孤电子对参与芳香环π键的组成，而另一个氮原子仍保留孤对电子，更容易与DEPC等亲电子试剂反应。而组氨酸的两个互变异构体中都只有一个保留孤对电子的氮原子，且该氮原子位置不同，Nδ-H互变异构体中的Nε2与DEPC反应，而Nε-H互变异构体中的为Nδ1。因此以DEPC标记组氨酸以区分两个互变异构体的方法是可行的（图1）。图1. DEPC 结构及其与两种不同组氨酸互变异构体的反应 为了测试DEPC 标记区分两种互变异构体的能力，作者以几种含组氨酸的肽，在确保DEPC仅标记组氨酸条件下进行实验。以Fmoc-DGHGG-NH2为例子，该肽在N端包括一个Fmoc基团以确保仅标记组氨酸。采用等度洗脱来最大限度地利用LC分离两种异构体，并确保流动相组成不影响肽段电离效率，从而可以更好地量化每个互变异构体的比率。结果发现，在11.4和13.6分钟洗脱的峰具有相同的m/z值（图2）。根据串联MS数据，发现这两个峰代表着组氨酸上成功标记DEPC的单一物质（图3）。并且，这些同量异位离子的串联质谱不同，表明这两种物质为带有不同组氨酸互变异构体的物质。作者将先洗脱出的物质命名为修饰物质1，后洗脱出的为修饰物质2。根据MS/MS数据，两者的主要区别为修饰物质2具有更加丰富的羧基化a3离子（a3*）。图2. 未标记（蓝色迹线）和 DEPC 标记（红色迹线）肽 Fmoc-DGHGG-NH 2的提取离子色谱图。DEPC浓度比肽浓度高10倍，反应1分钟图3. 两种修饰的His异构体的串联质谱。(a)来自图2中的色谱图的修饰物质 1 的串联质谱。(b)来自图2中的色谱图的修饰物质2的串联质谱。标有星号 (*) 的产物离子包含羧基化产物此外，在重复实验中，作者发现物质2与物质1的丰度比为3.9± 0.2。而研究发现，在中性pH条件下，游离氨基酸Nε-H 互变异构体与 Nδ-H 互变异构体的比接近于4:1。因此，两物质的峰面积比表明物质1可能为 Nδ-H 互变异构体，而物质2可能为 Nε-H 互变异构体。结合以上发现，并考虑肽解离途径等因素，作者对两物质质谱图谱差异做出推测。当物质2为Nε-H互变异构体侧链时，DEPC 标记在Nδ1上，有利于肽通过bx-yz途径解离，随后通过bx-ax途径损失CO，因此物质2富含a3*离子。当物质1为Nδ-H 互变异构体时，DEPC 标记在Nε2上，肽通过组氨酸途径解离，并形成了稳定五元环，因此优先形成更稳定的b3*离子（图4）。以上发现进一步证明了Fmoc-DGHGG-NH2中物质1为 Nδ-H 互变异构体，物质2为 Nε-H 互变异构体。根据丰度比以及肽解离途径不同，作者在其他模型肽标记实验中也成功区分两互变异构体。由于组氨酸的pKa在一定程度上会影响互变异构体的比例，因此两互变异构体的丰度比可能会略有变化。总之，以上结果表明，DEPC共价标记质谱可以识别两个组氨酸互变异构体。图4. DEPC 标记的含组氨酸肽 CID 过程中两种异构体的肽片段化途径。左侧通路为物质1（Nδ-H互变异构体），右侧通路为物质2（Nε-H互变异构体）之后，作者还进一步研究了不同DEPC浓度对实验的影响。结果发现，在 DEPC 浓度范围超过一个数量级时，Fmoc-DGHGG-NH2的两种修饰形式的比率基本在4左右保持恒定，其他模型肽的比率略有不同（图5），但随着 DEPC 浓度的增加，给定肽的标记比率保持不变。在质谱可以确认互变异构体结构的肽中，Nε-H互变异构体总是丰度相对更高，洗脱相对较晚。此外，作者发现当组氨酸不是位于N末端残基时，Nε-H 互变异构体的an */bn *比率总是比Nδ -H 互变异构体的更高。但是，若组氨酸残基位于肽的N末端时，在质谱中观察不到b1和a1离子，将对结果造成影响。图 5. 在 DEPC 浓度增加时选择肽的两种修饰形式的标记比率。(a) Fmoc-DGHGG-NH2；(b) Ac-IQVYSRHPAENGK(Ac)；(c) Ac-VEADIAGHGQEVLIR；(d) Ac-LFTGHPETLEK(Ac)。MS/MS 用于通过测量an /bn离子的比率来确认每个互变异构体总而言之，作者成功使用DEPC共价标记质谱区分肽与蛋白质中的组氨酸互变异构体，利用丰度比与洗脱时间，以及CID期间的肽解离模式，区分两种互变异构体。利用该方法，作者团队已经确定了几种蛋白质组氨酸互变异构体比率，并且相对于2D NMR方法，该方法更简单、更快、更精确，有利于探索蛋白质中组氨酸残基周围的局部结构，提供高分辨率的结构信息。[1]Pan X, Kirsch ZJ, Vachet RW. Distinguishing Histidine Tautomers in Proteins Using Covalent Labeling-Mass Spectrometry. Anal Chem. 2022 Jan 18 94(2):1003-1010.

Life Technologies提供了化学标记选择工具，可快速选择适合您实验的最佳反应染料或标记。无论是标记蛋白和抗体用于免疫荧光，或者是标记核酸用于原位杂交，或者是标记脂类用于膜研究等，该工具均可帮助您找到合适的产品。化学标记选择工具网址： http://igene.lifetechnologies.com/products/selector/dyes a{ color:#0033CC text-decoration:none } a:hover{ color:#ff6600 text-decoration:none } 阅读原文：http://www.liankebio.com/ProductCenterShow/articleID/2014060030.html

FITC标记多糖——荧光探针下的多糖世界 荧光素异硫氰酸酯（Fluorescein Isothiocyanate, FITC）是一种绿色荧光染料，广泛应用于生物标记和成像技术。多糖作为重要的生物大分子，参与了众多生物过程和功能。将FITC标记在多糖上，使其在荧光显微镜或流式细胞仪等设备下进行可视化和定量分析，在生物医学研究中具有重要意义。本文将着重介绍几类常见的FITC标记多糖，并详细讨论其在实验技术和生物医学应用中的重要作用。 常见的FITC标记多糖 FITC标记透明质酸 透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）是一种天然存在于结缔组织、上皮组织和神经组织中的多糖。它在组织修复、细胞迁移、肿瘤生物学等方面具有重要作用。通过FITC标记透明质酸，可以实现对其在细胞和组织中的动态分布和代谢途径进行研究。 FITC标记葡聚糖 葡聚糖（Dextran）是一种由葡萄糖单元组成的多糖，常用于血浆扩容剂和药物载体。FITC标记葡聚糖主要用于研究其在生物体内的分布和清除过程，以及在药物输送系统中的作用。 FITC标记几丁质和壳聚糖 几丁质（Chitin）和壳聚糖（Chitosan）是由N-乙酰葡糖胺和葡糖胺组成的多糖，广泛存在于甲壳类动物的外骨骼中。FITC标记几丁质和壳聚糖用于研究其在生物降解、生物相容性以及作为药物递送载体中的应用。 FITC标记海藻酸钠 海藻酸钠（Sodium Alginate）是一种从褐藻中提取的阴离子多糖，常用于生物材料和药物递送系统。通过FITC标记海藻酸钠，可以研究其在生物材料中的作用和性能，如细胞包裹和释放机制。 实验技术 荧光显微镜成像 FITC标记多糖在荧光显微镜下具有优异的成像效果。通过共聚焦显微镜，可以获得多糖在细胞内外的三维分布图像，研究其在细胞迁移、组织修复和药物递送中的动态变化。1. 样品制备：将FITC标记的多糖加入细胞培养基中，与细胞共同孵育一段时间后，固定细胞并进行染色。2. 成像：使用共聚焦显微镜对样品进行成像，获取多糖在细胞中的分布图像。 流式细胞术分析 流式细胞术是用于定量分析FITC标记多糖在细胞表面结合和摄取情况的重要技术。通过检测细胞内外的荧光强度，可以研究多糖与细胞表面受体的相互作用及其在细胞内的代谢过程。1. 细胞处理：将FITC标记的多糖加入细胞悬液中，与细胞孵育适当时间后，用缓冲液洗涤去除未结合的多糖。2. 检测分析：使用流式细胞仪检测细胞的荧光强度，分析多糖在细胞中的结合和摄取情况。 生物材料表征 FITC标记多糖在生物材料中的应用广泛，通过荧光标记技术可以直观地观察多糖在材料中的分布和降解情况。1. 材料制备：将FITC标记的多糖掺入生物材料中，制备成所需形态（如水凝胶、薄膜）。2. 表征分析：使用荧光显微镜或荧光光谱仪检测材料中的荧光分布，研究多糖在材料中的分布和降解特性。 生物医学应用 细胞成像与跟踪 FITC标记透明质酸、葡聚糖等多糖在细胞成像中应用广泛。通过荧光显微镜，可以实时跟踪多糖在细胞内外的分布，研究其在细胞迁移、组织修复和肿瘤生物学中的作用。1. 细胞迁移：FITC标记透明质酸可以用于研究其在细胞迁移过程中的作用，揭示其在创伤愈合和癌细胞转移中的机制。2. 组织修复：通过标记透明质酸，可以研究其在组织修复中的分布和作用，优化治疗策略。 药物递送系统 FITC标记海藻酸钠、壳聚糖等多糖在药物递送系统中的应用，为提高药物的靶向性和疗效提供了新的思路。通过荧光追踪技术，可以监测药物在体内的分布和释放情况，优化药物递送系统。1. 药物释放监测：FITC标记海藻酸钠微球可以用于研究其作为抗癌药物载体的效果，追踪药物在肿瘤组织中的释放和分布。2. 靶向递送：FITC标记壳聚糖纳米粒子可以用于研究其在靶向递送中的性能，提高药物的治疗效果和减少副作用。 疾病诊断与治疗 FITC标记多糖在疾病诊断和治疗中具有重要应用。通过荧光标记技术，可以开发新的生物标志物用于疾病的早期诊断和疗效监测。1. 早期诊断：FITC标记透明质酸可以用于检测血清中透明质酸水平的变化，作为肝纤维化的早期诊断标志物。2. 疗效监测：通过标记多糖，可以实时监测治疗过程中生物分子的动态变化，评估治疗效果。 生物相容性与免疫研究 FITC标记几丁质和壳聚糖在生物相容性和免疫研究中应用广泛。通过荧光标记技术，可以直观地观察多糖与细胞或组织的相互作用，评估其生物安全性和免疫调节作用。1. 生物相容性：FITC标记壳聚糖可以用于研究其在生物医用植入材料中的生物相容性，优化其制备工艺和应用效果。2. 免疫调节：FITC标记细菌多糖可以用于研究其在免疫细胞中的摄取和处理机制，揭示其在感染和免疫调节中的作用。 技术挑战与解决方案 尽管FITC标记多糖在生物医学研究中具有广泛的应用前景，但在实际操作中仍存在一些技术挑战。1. 标记效率：多糖分子结构复杂，标记位点有限，可能导致标记效率较低。通过优化反应条件，如调整pH值、反应温度和时间，可以提高标记效率。2. 标记均一性：多糖分子大小和结构的异质性可能导致标记的不均一性。为克服这一问题，可以通过改进多糖的纯化和预处理方法，获得更加均一的多糖样品。3. 标记稳定性：FITC标记的多糖在储存和使用过程中，可能会发生荧光淬灭或脱落。为提高标记稳定性，可以优化标记反应条件，并在储存和使用过程中注意避光、防潮，低温保存。 未来发展方向 随着生物医学技术的发展，FITC标记多糖的应用前景将更加广阔。1. 多功能标记：通过结合多种荧光染料，可以实现多功能标记，研究多种生物分子的相互作用和调控机制。2. 智能药物递送：开发基于FITC标记多糖的智能药物递送系统，实现药物的可控释放和靶向治疗，提高治疗效果。3. 高通量筛选：通过高通量筛选技术，开发新型FITC标记多糖，应用于生物医学研究和临床诊断。 结论 FITC标记多糖在生物实验和生物医学研究中具有重要应用。通过荧光标记技术，可以实现多糖在细胞和体内的可视化和定量分析，促进了多糖在细胞迁移、组织修复、药物递送、疾病诊断和治疗等方面的研究。尽管在技术应用中仍面临一些挑战，但通过不断优化和改进，FITC标记多糖将在未来生物医学领域发挥更加重要的作用。 阿拉丁：https://www.aladdin-e.com

6月23日，《自然-通讯》（Nature Communications）在线发表了题为An intein-split transactivator for intersectional neural imaging and optogenetic manipulation的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心徐春研究组与中科院上海巴斯德研究所龙钢研究组合作完成。该研究开发了对多特征神经元标记、记录和操控的新型分子工具，揭示了腹侧海马神经元的投射模式与情绪编码的对应关系，为解析复杂神经环路的结构与功能提供了更精细且广泛适用的工具集。大脑神经元具有复杂多样的细胞类型。细胞类型的精确定义对剖析大脑神经环路连接与功能具有关键作用，将帮助科学家更好地探索神经系统的工作原理。神经细胞类型的精确定义往往依赖于多条件交叉的标记技术。然而，目前已有的工具方法复杂繁琐，其标记的特性数量有限，并时常面临无法有效表达光遗传和钙成像相关分子的问题。因此，如何提高交叉标记工具的有效性和标记特征的数量仍是领域内的难题。为了解决上述问题，该研究利用内含肽介导的蛋白剪接技术，在神经细胞内实现了控制子（tTA）在蛋白水平的组装。该组装具有多条件交叉的特点，并可有效地驱动一系列效应基因的表达，从而实现多特征神经元的特异性标记和功能研究（图1A）。研究人员将该工具称为IBIST（intein-based intersectional synthesis of transactivator）。研究团队在验证IBIST工具的特异性和有效性后，在小鼠海马脑区和猕猴视皮层脑区进行多种实例研究展示。研究结合神经环路连接和神经元分子标签等多种特征，在小鼠海马脑区的特定细胞群体中表达光遗传蛋白，实现了光遗传学操控（图1B 、C）。此外，该研究利用5个特征精确定义了海马脑区的多目标投射神经元，并进行了钙成像记录（图1D、E）。该工作开发了新的分子工具，基于分子标签和环路连接等多种特征靶向标记特定细胞类型，并对这些多特征神经细胞进行钙成像记录和光遗传操控。与以往的方法相比，该分子工具可以实现更精细复杂的多特征标记，更高效地驱动效应基因的表达，更简单直接地设计质粒和实验方案，以及更广泛适配于现有常用的工具病毒和小鼠品系（图2）。该研究为神经环路的结构与功能研究提供了利器，并进一步揭示了海马细胞对情绪信息处理的多样性规律。研究工作得到上海市、科技部、中科院、国家自然科学基金和临港实验室的支持。　　论文链接 　　图1.IBIST工具的开发与应用。A、IBIST工具的质粒设计和工作原理；B、利用IBIST工具标记接收背侧海马输入的腹侧海马CA1的SOM+中间神经元，表达光遗传蛋白NpHR；C、黄光操控SOM中间神经元的电活动；D、利用IBIST工具在投射到4个下游脑区的海马兴奋性神经元（CaMKIIα标记）当中表达钙指示蛋白GCaMP6s；E、海马神经元的荧光信号和钙反应。图2.基于多特征标记特定细胞类型的策略与前景。

荧光定量PCR技术是将常规的PCR和荧光检测技术相结合，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，以此实现对初始模板的定量分析。荧光定量PCR技术作为当今生物学研究的重要手段之一，在基础科学、生物技术、医学研究、法医学、诊断学等多方面具有广泛的应用前景。说到荧光定量PCR技术，我们经常会问类似于“你的实验是染料法还是探针法”，“你用的探针是什么类型”等之类的问题，这其实是对荧光标记的选择。根据荧光标记的不同，可以将荧光定量PCR实验分为探针法和染料法两大类。染料法染料法利用能与DNA双链结合的染料来实现，如SYBR Green I。该染料在游离状态下呈现微弱的荧光，一旦与双链DNA的双螺旋小沟结合，其绿色荧光增强约1000倍。因此其总的荧光强度与双链DNA含量成正比，利用这一关系可以反映生成的PCR产物的量（图 1）。SYBR Green I的最大吸收约在497 nm，发射波长最大约在520 nm，与FAM荧光分子的光谱性质类似，因此在所有的荧光定量PCR设备中都是第一通道检测，即“FAM/SYBR Green I”通道。▲ 图1 染料法原理图理论上，所有能与双链DNA结合的染料都可以用于qPCR检测，如溴化乙锭EtBr，碘化丙啶PI，吖啶橙、Cy3等。而选择用于qPCR反应的染料通常会从信号强度、生物安全性、检测简便性和经济适用性这几个因素考虑。例如EtBr可能存在潜在的致癌性。综合考虑下来，SYBR Green I成了比较理想的选择。目前，使用Evagreen的实验者也越来越多，Evagreen作为一种新型的染料，其光谱性质与SYBR Green I类似，其优势在于：▶ 对PCR反应的抑制程度小。高浓度SYBR Green I会强烈抑制PCR反应，因此要控制其使用浓度，一定程度上降低了DNA检测的灵敏度。▶ 与DNA结合密度高。单位长度的DNA双链上Evagreen的密度更高，为饱和型染料，消除了SYBR Green I存在的“染料重分布”的缺陷，提高检测灵敏度的同时也可用于高分辨率溶解曲线HRM。▶ 化学性质更稳定，适合长期保存。TaqMan 探针TaqMan 探针基本可以满足60%以上的qPCR实验，如常规的基因表达和拷贝数变异CNV实验。TaqMan 荧光探针是一种寡核苷酸探针，荧光基团连接在探针的5' 末端，而淬灭剂则在3' 末端（图2）。PCR扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收 PCR扩增时, Tag酶的5' -3' 外切酶活性将探针酶切降解，使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离，从而荧光监测系统可接收到荧光信号，每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。常用的荧光基团是FAM，TET，VIC，HEX。▲ 图2 Taqman探针MGB探针对于要分辨单碱基差异的SNP实验，采用对碱基错配容忍度更低的MGB探针，在淬灭基团后加入了DPI3基团（图3），从而提高了与靶标结合的亲和力；而且可以对靶点碱基进行化学修饰，如PeptideNucleic Acid和Locked Nucleic Acid。▲ 图3 MGB探针双杂交探针Taqman探针对探针的长度有比较严格的要求，双杂交探针则消除了这一“缺陷”。双杂交探针是由两条寡核苷酸单链组成，一条的3’端带有供体荧光分子，另一条的5’端带有受体荧光分子（图4）。游离状态下荧光供体会发出荧光，但当两条单链都匹配到模板链上时，就会发生荧光共振能量转移FRET，受体荧光分子就可以发出荧光，其荧光强度与生成的产物的量成正比。双杂交探针的优势有两点：摆脱了探针长度的限制，较长的探针可以提高与模板匹配的成功率；只有上下游两条探针都正确匹配后才能检测到受体荧光分子发出的荧光，特异性有所提高。▲ 图4 双杂交探针分子信标探针游离状态下，分子信标探针是一种茎环结构，其环状部分的15-30个碱基可以与靶标区域相结合匹配，下端的配对区域（左右一般各5-6个碱基）则由重复的GC组成，从而将5’的荧光分子和3’的淬灭基团紧紧聚在一起，荧光发生淬灭；当退火时，分子信标探针解开环并与模板靶标杂交，这样荧光分子和淬灭基团的物理距离就变大了，荧光淬灭的前提就打破了（图5）。除了MGB探针，分子信标探针也非常适合用于SNP检测。▲ 图5 分子信标探针除了上述几种类型的探针之外，还有尝试将引物和探针功能相结合的技术，如Amplifluor、LUX等，在设计难度上有所提高，但使用时更简便。各有其应用的侧重点和设计上的利弊，在此不多赘述。那么在荧光定量PCR实验中，我们应该如何进行选择呢？在这里，给大家总结了一些两种方法的区别，供大家参考。表1 染料法和探针法的区别

近日，由上海交通大学朱卫仁教授与重庆西南医院神经外科冯华教授/陈图南副教授团队、爱德万测试（中国）管理有限公司三方合作在国际高水平期刊《Biosensors and Bioelectronics》上发表题为“Highly sensitive detection of malignant glioma cells using metamaterial-inspired THz biosensor based on electromagnetically induced transparency”的研究结果，首次展示了一种针对不同胶质瘤分子分型细胞进行无标记识别的太赫兹超材料检测方法，该研究也得到了天津大学姚建铨院士团队的指导和支持。胶质瘤是颅内最常见的、造成最多死残病例的中枢神经系统肿瘤，目前临床主张进行整合诊断，将胶质瘤分为多个特定的分子亚类，其中IDH是与肿瘤进展、治疗反应和预后密切相关的经典分子分型标记。快速早期无标记区分IDH1野生/突变两种胶质瘤对于术中和术后早期精准诊疗具有重要价值。研究团队提出了一种无标记的脑胶质瘤细胞“分子分型（IDH1野生/突变）”生物传感超材料，通过在生物传感器表面加载人原代胶质瘤细胞进行太赫兹波谱探测，其频率偏移和峰幅变化与不同类型细胞及其浓度呈现相关性；通过观察超材料传感器共振频率的变化，可以区分不同分子分型的胶质瘤细胞，这种识别是在没有引入抗体等生化标记方法的情况下，在多个不同细胞浓度下实现的。基于该项研究结果，太赫兹超材料生物传感器在识别胶质瘤细胞类型中显示出了巨大的潜力，基于肿瘤分子分型的太赫兹波谱识别策略也拓展了新的太赫兹波生物传感技术发展方向。太赫兹技术在生命科学领域有广阔的应用前景，第十届光谱网络会议（iCS2021）邀请了四位来自国内外高校的专家学者们，届时，专家将介绍太赫兹技术的更多应用，点击下方链接立即报名哦。5月25-28日 光谱网络会议相约十年（iCS2021）专家报告推荐之光谱在生命科学领域的应用1、《太赫兹生物医学与生物物理发展概况》(中国生物物理学会-太赫兹生物物理分会 何明霞副会长/秘书长)2、《纳米-生物界面作用的定量分析》（中国科学院高能物理研究所 王黎明研究员）3、《面向生物医学检测的LIBS/Raman联用装置与方法研发》（四川大学 林庆宇副教授）4、《新型冠状病毒核酸检测技术研究进展》（阿尔伯塔大学 庞博博士）立即报名（免费哦）：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCS2021/

近日，中国科学院深圳先进技术研究院司同课题组联合中国医学科学院杨兆勇课题组，在国际学术期刊 Chemical Science 在线发表了题为：Directed evolution of a cyclodipeptide synthase with new activities via label-free mass spectrometric screening 的研究论文。该研究依托深圳合成生物研究重大科技基础设施（简称为“合成生物大设施”），开发了无标记质谱筛选技术，应用于环二肽合酶的定向进化改造，快速得到了 F186L 突变体催化合成野生型天然酶无法产生的新二酮哌嗪分子。定向进化是酶工程的重要方法，需要开展反复多轮的突变文库构建和筛选。现有面向酶定向进化的高通量筛选方法，通常利用偶联反应、生物传感器等手段，将底物或产物浓度信息转化成光学、电化学等信号。开发筛选方法的过程不但费事费力，且通常需要使用衍生化、特殊标记底物等方法，不利于发现新的催化活性。另一方面，质谱分析基于离子的质荷比（m/z）对反应物进行定性与定量测定，具有更好的普适性。更为重要的是，基于无标记（label-free）原理，可以通过非靶向质谱方法识别新的酶促产物，从而发现对应的新催化活性。但质谱筛选的这一能力在酶定向进化中的应用还非常有限，主要限制因素是检测样品进入质谱仪之前通常需要经过耗时的样品制备和色谱分离步骤，限制了质谱筛选的通量该研究依托深圳合成生物大设施的机器人平台，针对酶突变文库构建和筛选过程中的不同环节，如分子克隆、微生物培养、产物乙酸乙酯萃取、MALDI-TOF 质谱分析、数据处理等，开发了对应的自动化流程和方法，实现了微生物发酵产物的无标记质谱筛选，通量为每样品5秒钟（图1）。图1：高通量、无标记质谱筛选用于酶新催化活性的定向进化研究文章以环二肽合酶（cyclodipeptide synthases, CDPSs）为研究对象，验证无标记质谱筛选在酶定向进化中的应用。环二肽合酶利用氨酰-tRNA底物可以合成二酮哌嗪（diketopiperazines, DKPs）骨架；含有这类骨架的天然产物可以通过肠屏障、血脑屏障，是重要的药物先导化合物。然而，基于蛋白质工程改造环二肽合酶的成功案例非常有限，部分原因在于缺乏高通量的产物分析方法，相关研究仅限于少数理性设计突变。研究团队以链霉菌（Streptomyces noursei）来源的 AlbC 作为研究模型，使用大肠杆菌底盘进行文库构建与筛选。重组表达野生型 AlbC 的大肠杆菌的主要环二肽产物为 cFL。作者首先利用半理性设计，选取底物结合口袋附近的10个位点及口袋外与 tRNA 密切作用的4个位点，构建和筛选了定点饱和突变（site-saturation mutagenesis，SSM），快速发现了多个产物谱发生明显变化的突变体。其中，有文献报道的8个突变体数据与本文实验结果相符，验证了方法的可行性与准确性；在此基础上，结合新的质谱筛选方法，本文首次对选取的14个位点的266个可能突变体中的238个进行了系统性表征，大大拓展了环二肽酶关键位点的突变效应数据。遗憾的是，从半理性设计文库中并未发现可以合成新产物的 AlbC 突变体。研究团队进一步利用易错 PCR 技术构建了 AlbC 随机突变文库，对4500个随机挑选的克隆开展无标记质谱分析，最终筛选得到3个突变体。与野生型相比，这3个突变体质谱谱图中出现了新的质荷比为247的离子峰，经高分辨质谱和二级质谱分析，新的产物鉴定为cFV，在表达野生型AlbC的菌株中未被检测到。并且，这3个突变体经 DNA 测序分析发现均只含有F186L单一突变（图2）。文章最后，作者利用分子动力模拟技术，对 F186L 突变效应的分子机制进行了推测。图2：无标记质谱方法筛选得到AlbC突变体生产新的环二肽产物cFV总的来说，该研究依托深圳合成生物大设施的机器人平台，开发了面向酶定向进化的无标记质谱筛选技术，在新催化活性发现这一工程目标方面进行了概念性验证。未来发展方向包括进一步提高筛选通量、扩大适用分子范围、对接不同类型质谱仪等。论文链接：https://doi.org/10.1039/D2SC01637K

近日，中国科学院深圳先进技术研究院司同课题组联合中国医学科学院杨兆勇课题组，在国际学术期刊 Chemical Science 在线发表了题为：Directed evolution of a cyclodipeptide synthase with new activities via label-free mass spectrometric screening 的研究论文。该研究依托深圳合成生物研究重大科技基础设施（简称为“合成生物大设施”），开发了无标记质谱筛选技术，应用于环二肽合酶的定向进化改造，快速得到了 F186L 突变体催化合成野生型天然酶无法产生的新二酮哌嗪分子。定向进化是酶工程的重要方法，需要开展反复多轮的突变文库构建和筛选。现有面向酶定向进化的高通量筛选方法，通常利用偶联反应、生物传感器等手段，将底物或产物浓度信息转化成光学、电化学等信号。开发筛选方法的过程不但费事费力，且通常需要使用衍生化、特殊标记底物等方法，不利于发现新的催化活性。另一方面，质谱分析基于离子的质荷比（m/z）对反应物进行定性与定量测定，具有更好的普适性。更为重要的是，基于无标记（label-free）原理，可以通过非靶向质谱方法识别新的酶促产物，从而发现对应的新催化活性。但质谱筛选的这一能力在酶定向进化中的应用还非常有限，主要限制因素是检测样品进入质谱仪之前通常需要经过耗时的样品制备和色谱分离步骤，限制了质谱筛选的通量。该研究依托深圳合成生物大设施的机器人平台，针对酶突变文库构建和筛选过程中的不同环节，如分子克隆、微生物培养、产物乙酸乙酯萃取、MALDI-TOF 质谱分析、数据处理等，开发了对应的自动化流程和方法，实现了微生物发酵产物的无标记质谱筛选，通量为每样品5秒钟（图1）。图1：高通量、无标记质谱筛选用于酶新催化活性的定向进化研究文章以环二肽合酶（cyclodipeptide synthases, CDPSs）为研究对象，验证无标记质谱筛选在酶定向进化中的应用。环二肽合酶利用氨酰-tRNA底物可以合成二酮哌嗪（diketopiperazines, DKPs）骨架；含有这类骨架的天然产物可以通过肠屏障、血脑屏障，是重要的药物先导化合物。然而，基于蛋白质工程改造环二肽合酶的成功案例非常有限，部分原因在于缺乏高通量的产物分析方法，相关研究仅限于少数理性设计突变。研究团队以链霉菌（Streptomyces noursei）来源的 AlbC 作为研究模型，使用大肠杆菌底盘进行文库构建与筛选。重组表达野生型 AlbC 的大肠杆菌的主要环二肽产物为 cFL。作者首先利用半理性设计，选取底物结合口袋附近的10个位点及口袋外与 tRNA 密切作用的4个位点，构建和筛选了定点饱和突变（site-saturation mutagenesis，SSM），快速发现了多个产物谱发生明显变化的突变体。其中，有文献报道的8个突变体数据与本文实验结果相符，验证了方法的可行性与准确性；在此基础上，结合新的质谱筛选方法，本文首次对选取的14个位点的266个可能突变体中的238个进行了系统性表征，大大拓展了环二肽酶关键位点的突变效应数据。遗憾的是，从半理性设计文库中并未发现可以合成新产物的 AlbC 突变体。研究团队进一步利用易错 PCR 技术构建了 AlbC 随机突变文库，对4500个随机挑选的克隆开展无标记质谱分析，最终筛选得到3个突变体。与野生型相比，这3个突变体质谱谱图中出现了新的质荷比为247的离子峰，经高分辨质谱和二级质谱分析，新的产物鉴定为cFV，在表达野生型AlbC的菌株中未被检测到。并且，这3个突变体经 DNA 测序分析发现均只含有F186L单一突变（图2）。文章最后，作者利用分子动力模拟技术，对 F186L 突变效应的分子机制进行了推测。图2：无标记质谱方法筛选得到AlbC突变体生产新的环二肽产物cFV总的来说，该研究依托深圳合成生物大设施的机器人平台，开发了面向酶定向进化的无标记质谱筛选技术，在新催化活性发现这一工程目标方面进行了概念性验证。未来发展方向包括进一步提高筛选通量、扩大适用分子范围、对接不同类型质谱仪等。

p 　　全球正在迈入精准医疗时代，精准诊断是非常关键的一环。近年来，国内在该领域获得快速发展，无论是政府、学术科研界，还是生物技术、医药企业以及投资界，均在这一领域深耕，希望促进行业发展，以精准诊断造福患者。大时代下，药明康德传媒部推出精准诊断系列访谈专题，邀请业内几位专家与大家分享他们的观点和见解。今天，我们请到的是中国人民解放军总医院医学检验中心颜光涛教授。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/f7653b6f-cc04-4665-93f3-f2625af9c572.jpg" title=" 微信图片_20181116095844.jpg" alt=" 微信图片_20181116095844.jpg" / /p p 　　颜光涛教授已从事生化教学及科研工作30多年，研究方向为标记免疫分析技术、创伤后多器官衰竭的发病机理及神经系统损伤保护，现主要从事临床检验自动化和信息化的研究和推广应用，并组建了中国分析测试协会标记免疫专业委员会。颜光涛教授说：“ strong 标记免疫分析技术近年来取得了迅猛发展，这也是实现国家提倡的“精准医疗”的一个重要技术支撑 /strong 。”那么，标记免疫分析技术目前在我国发展及应用的如何?从临床角度看，肿瘤的个体化精准医疗与传统疗法的区别在哪里?个体化医疗的可负担性怎样，成本会高吗?就这些问题，颜光涛教授与我们分享了他的观点与洞见。 /p p 　　药明康德：您是标记免疫分析技术的专家，那么首先请给我们读者介绍一下标记免疫分析技术。目前其主要应用在哪些疾病领域? /p p 　　颜光涛教授： strong 标记免疫技术是以抗体为中心的检测技术，通过标记物标记抗体或抗原进行抗原、抗体的反应。 /strong 目前，标记物已从单一核素发展到同位素、荧光素、酶发光剂、化学发光、量子点、胶体金和银、微粒子与纳米粒子等。标记免疫分析技术是覆盖面广、发展快的分析测试技术，目前常应用于疾病早期诊断、治疗预后的判断及评估，包括肿瘤，心血管疾病，自身免疫疾病等。 /p p 　　另外，这个技术在生物分析、环境科学、食品药品检定、生物农业、进出口检疫检定、法医与刑侦等领域也有广泛的应用。 /p p 　　药明康德：标记免疫分析技术目前在国内发展的如何?主要面临哪些机遇和挑战? /p p 　　颜光涛教授：标记免疫分析技术目前的应用都已经交叉融合了。从广义上讲，这种技术包括分子诊断和免疫检测技术，现在应用最广泛的就是化学发光免疫检测技术、酶联免疫检测技术及免疫胶体金检测技术等，这些都会是未来的发展机遇。 /p p 　　 strong 这种技术目前国内外的发展水平还是有一定差距的，特别是化学发光技术，POCT(即时检测技术)等领域 /strong 。罗氏、雅培、丹纳赫以及西门子这四大跨国企业，几乎垄断了体外诊断这个领域，他们的抗体标记技术，包括标记物的选择，有一定的技术优势。 strong 而国内体外诊断企业七八百家，普遍规模小、产品品种少，诊断试剂生产规模排名前20的国内企业的市场占有率仅约30%，市场集中度低 /strong 。所以，未来我们可能还有很长的一段路要走。 /p p 　　比如，新兴的POCT技术，可以从两方面进行理解：空间上，在患者身边进行的检验，即“床旁检验” 时间上，可进行“即时检验”。这种技术的特点就是省去了标本在实验室检验时的复杂处理程序，可以快速得到检验结果，但其弱点在于缺乏标准化管理，也就是说不同的医院、不同的操作环境和设备，都是以自身为标准的，他们互相之间的可比性较差。所以，这是一个逐步协调的过程，包括医院内部的协调以及国家层面的协调。 strong 我们建议在这个逐步发展与摸索的过程中，不断提出整体规划，规范准则，一方面不盲目扩大商业生产，另一方面避免对医疗结果造成不良影响，这样步伐稳健有利于未来的长足发展。 /strong /p p 　　药明康德：您组建标记免疫分析技术专业委员会的初衷是什么?这几年开展了哪些活动?将来如何发展? /p p 　　颜光涛教授：标记免疫分析是比较综合性的学科，具体到行业就是体外诊断这个领域，其中包括精准医学。体外诊断需要高效而精准的特异性分析技术，而标记免疫正是抗体的特异性反应，分子诊断则是检测基因信息，标志技术涵盖了荧光素、酶、同位素、金、银等，以及一些新的标记物，那么当这两个技术相结合，就组成了主要的诊断行业。 /p p style=" text-align: center " 　　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/9aa5bf84-7996-49e4-b946-308bc615ae35.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" style=" text-align: center " / /p p style=" text-align: center " 图片来源：123RF br/ /p p 　　我们标记免疫分析技术专业委员会于2016年6月在北京成立，主要的人员构成包括检验科工作人员，临床医生，体外诊断企业的研发负责人，还有从事体外诊断或者抗体研究的院校及科研院所研究人员等等。这两年我们陆续在北京、山东、浙江、江苏等地召开了4次学术峰会，参会规模六、七百人左右，学术氛围浓厚，大家平等相待，共同讨论全产业链里所有可能面对的问题，包括一些前瞻性思路的探讨以及行业瓶颈的评估等。 /p p 　　 strong 标记免疫分析专委会旨在整合我国各梯次研发与产业化资源，推动整体研发体系的产医研跨行业协作、形成具有国际竞争力的“国家队” /strong 建立和完善对接国际国内认证体系的相关质量标准规范，形成面向产业化的共性关键技术平台， strong 形成“产医研用”的协同创新体系 /strong 打造基础研究、技术规范、产业转化和临床应用的跨行业、跨领域合作平台 进一步通过“产医研用”协同创新，推进新技术与新产品的产业化 促进本专业学科技术的繁荣与发展，推动本专业技术领域的学科进步，促进人才成长和科技成果的转化，从而推动我国标记免疫分析产业快速健康发展。 /p p 　　药明康德：以肿瘤领域为例，您认为如何才能实现癌症的精准诊断?肿瘤领域的个体化医疗与传统治疗的区别在哪里?目前，国内肿瘤领域的精准诊断技术发展得如何? /p p 　　颜光涛教授：精准医学其实就是一种个体化医疗。 strong 个体化医疗是以患者个人的基因信息为基础，来确定治疗方案，把握治疗效果，尽量地减少药物对于患者所产生的毒副作用，这是一种比较高效的医疗方案。 /strong 个体化医疗的概念最早是基于人类基因组计划，就是通过全方位掌握每个个体的基因信息，去寻找相应的基因突变或缺陷，或不同的基因表达，从而确定个体化的治疗方案。其目标就是能够提供有针对性的治疗药物攻击肿瘤细胞，从而减少对于正常细胞的影响。 /p p 　　传统“一刀切“的治疗方式，从临床的实践看，效率非常低，且疗效模糊。举例来讲，大家都知道风湿性关节炎是一种难治性疾病，根据统计学数字，药物对于这种疾病的疗效为50% 而肿瘤的复杂性更高，无论是肺癌还是肝癌，如果需要化疗的，疗效不到25%，也就是说四个患者当中，仅有一个能够有效治疗。 /p p 　　因此， strong 对于肿瘤的精准诊断需立体化、全方位，需包括免疫诊断、分子诊断、影像诊断、分子病理诊断等 /strong 。在这些诊断的基础上，才能确定肿瘤的分类，临床亚型，包括患者对药物的敏感性，预后的判断等，然后才能选择不同类型的药物进行治疗，这样药物对于患者的影响可以减少到最低，治疗时间也可以大大缩短，患者康复的可能性也可以更大地提高。 /p p 　　药明康德：那么，针对个体化的精准诊断成本高吗?未来如何普及? /p p 　　颜光涛教授：这是一个非常好的问题。实际上， strong 要实现精准诊断以及精准医疗都是基于两种技术的突破，一个是基因测序，另一个是生物大数据的处理技术 /strong 。 /p p 　　全基因组测序的成本目前在一千元美金以下，这几乎抵不过一个肿瘤患者一个月的用药成本。个人的全基因组信息一般数据量在10个G以上，再加上辅助数据、患者的病史资料等，数据量非常大。现在的生物大数据处理能力已经能够达到每秒钟超过150万亿次的运算速度，数据存量可以达到12.6PB。也就是说，现在的大数据处理技术已经能够分析全基因组信息了。 /p p 　　因此，我认为，基于大数据处理技术和基因测序技术的两项突破，个体化精准医疗很快能够实现。 strong 个体化医疗的优势 /strong 主要体现在，第一能够 strong 早期评估并预防疾病风险 /strong 第二可以 strong 提高医疗效率 /strong 第三确实能够 strong 改善患者的生活质量 /strong ，从整体上降低药物不良反应的发生率。所以，个体化精准医疗从整体上是减少了医疗支出，降低了成本。 /p p 　　药明康德：未来5到10年，您认为中国的精准诊断技术将有怎样的发展? /p p 　　颜光涛教授：我认为精准医学可以带动社会的全面创新。因为精准医学涉及各领域，包括化学分析、影像技术及设备、基因测序、大数据分析、人工智能等，也就是说 strong 精准医学为生命科学的发展提供了具体的外延方向。 /strong strong 未来5年精准医学将上升为国家战略，中国的精准诊断技术将会有长足发展。 /strong /p

王 芸 沃特世科技（上海）有限公司 蛋白质糖基化是生命系统非常重要的翻译后修饰之一，在免疫识别，蛋白分泌，信号转导等生命过程中发挥了重要作用。与蛋白相连的多聚糖是这些功能的重要载体，特别是对于单克隆抗体药物，多聚糖部分对药物的生物活性有着重要的影响。因此，发展分离效率高，检测灵敏度好的糖基化分析方法对单克隆抗体药物分析具有十分重要的意义。 针对糖基化分析中的种种困难，沃特世公司开发了亲水作用色谱法，以及荧光-质谱结合检测的分析方法。ACQUITY UPLC® 系统配合荧光检测器(FLR)以及多聚糖分析专用(GST )色谱柱，比HPLC方法有更高的分离度。多聚糖分析专用色谱柱装填了1.7&mu m的酰胺吸附剂，可在HILIC模式下有效分离荧光标记的多聚糖。UPLC® 配合荧光检测器分析多聚糖可以获得很高的分离度和定量准确性，特别是对于位置异构体以及有共流出的小峰分析；而质谱检测为糖链鉴定提供了更多的结构信息。通过与标准糖链保留时间的比较，该流程能实现高通量的多聚糖定性定量，满足药物分析的多种需求。 一、色谱条件与标记后的多聚糖样品的分离 可通过HILIC方法，有效分离2-AB标记的多聚糖混合物。对于方法优化，使用更缓的窄梯度，可有效提高保留时间上相临近的多聚糖峰之间的分离度；对于其它的参数，如流速、缓冲液浓度、流动相pH及柱温等，一般也需要进行优化。图1示例使用优化后的HILIC色谱条件后，复杂的2-AB标记的IgG多聚糖混合物得到了很好的分离，包括E1/ E2与F1/ F2。实验所用梯度洗脱时间为45分钟，包括色谱柱清洗和再平衡步骤。一般来说，一个样品的总分析时间在1小时内。因此，与使用3.0-&mu m填料的HPLC方法相比，使用1.7-&mu m填料的UPLC色谱方法，不但分离效果更好，而且运行时间更短。实验中使用2.1 x150 mm色谱柱。图1(B)中甘露糖5(峰C)与甘露糖6(峰H)可与邻近多聚糖峰成功分离，解决了共流出的问题。 二、2-AB标记的多聚糖定量及结构鉴定 由于多聚糖在HILIC 模式下能实现基线分离，各种异构体，例如末端唾液酸的位置异构，都能得到很好的分离。因此，在荧光检测器下的峰面积积分能对各种糖链进行定量分析。而从MS谱图来看，多聚糖样品中高甘露糖糖型所占比例较高，而复合型及杂合型糖链也都能够得到鉴定。各种带有神经氨酸的糖链也都能得到鉴定，表明该方法能够适合各种多聚糖复合物的分析。除了分子量，我们还能通过MS/MS谱图进一步确认多聚糖的结构。 2-AB标记的IgG多聚糖混合物的分析结果充分说明沃特世提供了成熟的聚糖分析方案，且相应色谱柱的质量控制采用了2-AB标记的IgG多聚糖混合物进行。ACQUITYUPLC系统显著缩短了分析时间，将常规HPLC上需要2个小时甚至3个小时的分离梯度缩短到1小时。 此外沃特世提供UPLC-FLR-MS的整体解决方案可以十分有效的对多聚糖进行分析，除提供分子量信息外，还可以进行糖结构推导，大大降低了生物药物研发工作中糖基化分析的难度。 实验流程： 一、2-AB 标记糖链 使用GlycoPro le试剂盒，Prozyme公司 使用试剂盒进行2-AB 标记糖链时，除以下步骤，按照该公司的说明操作即可。 1.使用50&mu l的标记反应液 2. 65度反应4-5小时 3.将样品按步骤4处理除掉过量的标记试剂 使用Sigma公司试剂 1. 配制3 0% 的醋酸D M S O 溶液（ 3 0 &mu l 冰醋酸，700ulDMSO） 2.按照20：1（v/w）的比例配制2-AB 溶液 （如需要20mg 2-AB，则用400&mu l 30% 的醋酸DMSO溶液配制） 3.以16.7：1（v/w）的比例将2-AB溶液与氰基硼氢化钠混合配制标记反应液 4.将所得糖链用50&mu l标记反应液溶解，65度震荡反映4-5小时 5 .将反应液按步骤4处理除去过量的标记试剂 二、使用MassPrep亲水作用样品处理板除去过量的标记试剂 所需溶液: MiniQ 纯水，90% 乙腈 ACN，10 mM 醋酸铵Tris，20% ACN 1.样品处理板活化，向样品处理板加入200&mu l MiniQ纯水，再加入 200&mu l 90% ACN，重复 90% ACN 2.吸取 50&mu l 标记溶液，加入 450&mu l ACN（ 如有沉淀，请勿离心，以免降低糖链回收率），由于板上每孔体积为200&mu l，可以将样品分为四份加入 3.将样品加入处理板，设定真空度为低（压力 250-500 mmHg），以保证样品与HILIC基质有充分时间相互作用；如果溶液在板上没有移动，可适当增加真空度 4.用 90% ACN清洗处理板两次 5.换用样品收集板，用200&mu l 10 mM 醋酸铵Tris， 20%ACN洗脱，洗脱液转移至1ml 离心管 6.冷冻干燥标记后糖链溶液冻干后的样品复溶于20&mu l50% ACN中，超声5 min 后转入UPLC采样瓶，进样5&mu l。 参考文献 (1) Martin Gilar, Ying-Qing Yu, Joomi Ahn, and Hongwei Xie.Analysis of Glycopeptide Glycoforms in Monoclonal Antibody TrypticDigest using a UPLC HILIC Column (2) Hongwei Xie, Weibin Chen, Martin Gilar, St John Skiltonand Jeffery R. Mazzeo. Separation and Characterization of N-linkedGlycopeptides on Hemagglutinins In A Recombinant Influenza Vaccine (3) Joomi Ahn，Ying Qing Yu and Martin Gila.r UPLC亲水相互作用色谱(HILIC)-荧光检测法分析2-AB标记的多聚糖

据最新一期《自然· 化学》杂志报道，加拿大研究人员发现了一种检测人体血液中癌症生物标记物的新方法：利用肽核酸钳及纳米微电子芯片检测游离核酸。 　　核酸可分为DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)，通常位于细胞内，但有时也能在循环血液中找到。癌症患者的血液中往往有更多的这种脱离细胞的核酸，其中一小部分游离核酸中就包含着与某些癌症相关的突变。 　　研究游离核酸的常用方法包括DNA测序和聚合酶链式反应(PCR)，但两种方法都有一定缺陷。DNA测序成本高，患者往往要等待几周才能获得结果；PCR则需要准备大量样本进行修改，才能使其对基因点突变具有充分选择性。 　　许多遗传癌症标记会在一个特定基因中包含一个点突变。点突变是很难发现的，因为与正常游离核酸或野生型核酸相比，其在血液中的含量要小得多。科学家提高PCR灵敏度的方法之一是使用称为肽核酸的基因&ldquo 钳&rdquo ，这些具有互补核苷酸序列的链与野生型序列绑定后可放大目标序列。 　　多伦多大学和蒙特利尔儿童医院的研究人员开发出的新方法，可在无需样本或仅需少量样本的情况下对肺癌和皮肤癌中的基因突变进行选择性识别。 　　研究人员将肽核酸钳技术与电化学探针技术相结合，制作出一种快速、具有选择性的传感器。他们设计的钳测定技术可在KRAS基因中选择出特定的突变，KRAS基因中有7个突变与肺癌相关。 　　实验证明，这种利用肽核酸钳及纳米微电子芯片检测游离核酸的新方法，对检测患者血液中的癌症标记物具有足够的灵敏度和选择性。与其他方法相比，该方法具有成本低、侵入性小、几乎不用准备样本等诸多优点。

中国科学院长春应用化学研究所电分析化学重点实验室汪尔康院士课题组创新出Hg2+调节的四极子DNAzyme用于比色检测Hg2+的方法，相关工作发表在国际著名杂志美国《分析化学》(Anal. Chem. 2009, 81, 2144–2149)上。该工作发表以后，引起了世界范围内的广泛关注，据中国科学技术信息研究所最新统计结果显示，该文章被评为2009年中国百篇最具影响国际学术论文。 　　Hg2+调节的四极子DNAzyme用于比色检测Hg2+的示意图 　　Hg2+是水环境中的一种重金属污染物，毒性高，损害人类健康，因此，大力监测水环境中汞污染的呼声越来越高。为此，人们发展了许多高灵敏、高选择性的Hg2+传感器，其中研究比较热门的是以含T碱基的寡聚核酸作为传感元件来传感分析水中的Hg2+ 。有研究显示，Hg2+可以结合DNA双链中的两个T碱基而形成稳定的T―Hg2+―T碱基对，能够诱导DNA发生变构现象，这是利用含T的DNA分析检测Hg2+的基本工作原理。在大多情况下，一般需要用特定的指示剂如荧光团来标记、修饰DNA传感元件，这固然会带来很多好处，但实验成本较高。相比之下，免标记的检测方法则不需要标记/修饰步骤，因而较为简便、经济。 　　汪尔康院士课题组通过利用Hg2+与AGRO100的T碱基之间的特异作用，来调节其DNAzyme活性，从而发展一种比色检测水中Hg2+的免标记的简便方法。由于Hg2+与四极子DNAzyme中的T碱基结合形成T-Hg2+T碱基对，使其无法正常折叠，从而抑制了其DNAzyme活性，这可以利用ABTS-H2O2反应体系进行监测。通过这种无标记比色方法，可检测到50 nM (即10 ppb)的Hg2+，在屏蔽剂PDCA的辅助下，该分析方法对Hg2+具有较好的选择性。 　　此外，这项研究工作的另一层意义就是证明了即使少量的Hg2+也具备破坏四极子结构的能力，而四极子结构可发现在人类线粒体末端(端粒DNA)，这为Hg2+对人类毒害提供了新的认识。该论文发表后，受到广大同行的关注，成为利用核酸尤其是利用四极子DNAzyme进行Hg2+检测的必引文献之一。

大家好，本周为大家分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，Epitope Mapping with Diethylpyrocarbonate Covalent Labeling-Mass Spectrometry，该文章的通讯作者是美国马萨诸塞大学的Richard W. Vachet1。基于单克隆抗体 (mAb) 的疗法之所以成功，是因为抗体与其抗原之间的高特异性和亲和力。表位识别涉及确定 mAb 识别的抗原残基，对于了解结合机制和帮助设计未来的治疗方法至关重要。识别抗原中的结合残基和特异性结合所必需的抗原高阶结构 (HOS) 的特征对于理解结合机制至关重要。在研究完整的抗体-抗原复合物时，质谱 (MS) 已成为一种很有前途的表位定位工具；MS仅需要低样本量，不受分子量的限制，并且比核磁共振或X晶体衍射提供更高的分辨率。目前已经开发了各种用于抗原-抗体相互作用的 MS 工具，其中，共价标记质谱（CL/MS） 已成为一种有前途的补充技术，可以提供残留水平的分辨率并且具有相对较高的通量，通常不会像 HDX-MS 那样遭受标记损失，并且根据试剂的不同，样品制备很简单，不需要专门的设备。焦碳酸二乙酯（DEPC）是一种很有前途的CL试剂，它可以标记许多亲核残基，包括赖氨酸、组氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸和 N 端，可以标记平均蛋白质中约 30% 的残基。组氨酸和赖氨酸残基的标记程度与其溶剂可及表面积（SASA）相关，而丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的标记对其微环境敏感，特别是附近疏水残基的存在。此外，DEPC 标记在很大程度上不受毫秒时间尺度上发生的蛋白质动力学的影响。本文为了评估 DEPC-CL/MS 用于研究抗体-抗原相互作用，选择肿瘤坏死因子-α(TNFα)作为模型系统，研究了三种具有不同的表位并在不同程度上稳定TNFα的mAb——阿达木单抗、英夫利昔单抗和戈利木单抗结合TNFα的相互作用。至于具体试剂制备、DEPC-蛋白质反应、蛋白质消化条件、LC-MS 和 MS/MS 参数以及数据分析等详细信息请点击“阅读原文”进一步了解。1、抗体-抗原复合物的 DEPC-CL/MS考虑因素TNFα 是一种含有157个残基的蛋白质，具有35个DEPC可修饰残基。单独标记TNFα 表明其中34个残基可以被修饰，从而提供足够的结构覆盖信息。DEPC-CL/MS 实验通常比较游离蛋白与复合蛋白的标记，以确定结合位点。然而，对于抗体-抗原系统，直接比较游离TNFα与TNFα/mAb复合物较困难，因为抗体增加了过多的可标记残基数量，所以需要含有非结合mAb利妥昔单抗的溶液中的 TNFα 进行对照，从而提供了一种校正由抗体存在而引起的任何标记变化的方法。该对照试验表明，在利妥昔单抗存在时，TNFα中标记的残基较少（34），这表明当存在额外的蛋白质时，某些残基的标记水平降至检测限以下。用利妥昔单抗（即对照）结合TNFα与用另外三种mAb结合TNFα的比较揭示了标记残基的可能发生的三种不同变化（图1）。第一种，有些残留物的标记程度没有显着变化，表明它们的微环境或 DEPC 可及性没有变化。第二种，由于溶剂可及性的增加，引起特别是组氨酸和赖氨酸残基标记的增加；或微环境的变化，引起特别是丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基标记的增加（由于DEPC局部浓度增加，可接近的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基周围的疏⽔性更强的微环境导致这些弱亲核残基反应性更⼴泛）。第三种，由于溶剂暴露的损失或疏⽔性更低的微环境，引起残基标记减少。图1. TNFα与mAb复合后标记程度可能的变化情况。TNFα三聚体以灰色表示；抗体以黄色表示；标记用绿色星号表示，星号的大小与标记程度成正比。分别显示了(A)标记程度没有变化、(B)标记程度增加和(C)标记程度减小的结果。2、与阿达⽊单抗复合的TNFα的DEPC-CL/MS阿达⽊单抗在所研究的mAb中具有最⼤的表位，该表位由TNFα同源三聚体的两个亚基组成（图2A、B）。该表位包含11个可修饰残基，其中8个在对照或存在阿达⽊单抗的情况下被标记。其余三个，His78、His73和Lys65，在利妥昔单抗或阿达⽊单抗条件下均未标记，因为它们埋在TNFα三聚体中。图2. 与阿达木单抗复合的TNFα的结构和DEPC标记结果。(A) 阿达木单抗与TNFα三聚体的复合物，阿达木单抗在三聚体凹槽中与TNFα三聚体的两个单体结合。(B)与TNFα 三聚体复合的阿达木单抗Fab的表面结构表示(PDB ID: 3WD5）。(C)使用和不使用阿达木单抗的TNFα中表位残基的DEPC标记程度。(D)使用和不使用阿达木单抗的TNFα中非表位残基的DEPC标记程度。(E)在阿达木单抗结合后标记减少（蓝色）的表位残基映射到TNFα 三聚体上。阿达木单抗以黄色显示，TNFα三聚体以灰色显示。(F)与阿达木单抗结合后标记增加（红色）的表位残基映射到TNFα三聚体上。在比较利妥昔单抗对照和阿达木单抗时，八个表位残基的标记程度发生了变化（图2C）。八个残基中有五个标记减少，包括Tyr141、Lys112、Lys90、Thr72和Ser71，因为在阿达木单抗结合后被埋藏（图2 E）；其中大多数这些残基的标记是完全被阻止的。剩余三个表位残基（Thr77、Ser81和Ser147）在阿达木单抗结合时被标记，但在对照中它们没有被标记（图2F）。Thr77标记的增加可能是由于阿达木单抗重链上靠近Trp53的疏水性微环境增加所致（图3A）。虽然 Ser81 不与阿达木单抗接触，但它被认为是表位的一部分，因为它靠近与mAb结合的Lys90和Glu135（图3B）。Ser147也被标记，可能是由于结合时更加疏水的环境（图3C）。总体而言，TNFα 表位中所有可修饰残基都会发生 DEPC 标记变化，但表位边缘的Thr和Ser残基实际上会增加标记，这些违反直觉的变化反映了 DEPC 标记对这些弱亲核残基的疏水微环境的独特敏感性。图3.阿达木单抗结合时TNFα残基的代表性结构变化。（A）Thr77的微环境由于其靠近阿达木单抗中的Trp53而增加疏水性。（B）Ser81被表位残基Lys90和Glu135掩埋，但在阿达木单抗结合时部分暴露，导致其DEPC反应性增加。（C）在未结合的TNFα中，Ser147完全暴露于溶剂中，然而在阿达木单抗的存在下，Ser147位于更疏水的微环境中。（D）Ser86的微环境在结合状态（灰色）下变得不那么疏水，因为它与Tyr87的接近度降低。（E）Thr89和Thr105由于靠近阿达木单抗而增加标记。（F）Ser9、Tyr151、Tyr119、Tyr56 和 Ser99 的标记范围都有所增加，这些残基十分靠近三聚体界面。在表位之外，标记了21个残基，其中大部分 (11/21) 的标记程度没有变化，表明它们在SASA或微环境中没有发生显着变化。残基Ser86标记程度降低（图2D），是因为其在阿达木单抗结合后重新定位，周围的疏水口袋很可能发生变化（图3D），导致标记减少。表位外的九个残基增加了标记程度。这些残基中的大多数 (7/9) 是丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸，其 DEPC 反应性对微环境变化非常敏感。其余两个残基 Thr89 和 Thr105 在利妥昔单抗对照中未标记，但在阿达木单抗结合后，它们的微环境变得更加疏水，可能是由于它们与表位非常接近，所以它们的标记程度增加（图3E )。Ser9、Tyr56、Tyr119 和 Tyr151 的标记增加可能是因为它们面向 TNFα 中的三聚体界面（图3F），在阿达木单抗结合时发生的三聚体的稳定化可能会改变这些残基的微环境，从而增加它们的标记程度。其中两个残基Tyr56、Tyr151在利妥昔单抗对照中完全未标记，并在复合物中被标记，使其行为类似于表位边缘的Ser和Thr残基。标记程度增加的另外两个非表位残基是His15和Lys128，然而，阿达木单抗与TNFα三聚体的Fab的晶体结构并未表明His15或Lys128的SASA变大；阿达木单抗/TNFα 在实验浓度下形成的大于3:1的高阶复合物的复杂变化可能可以解释标记的增加。此外，作者还对英夫利昔单抗复合物中TNFα和与戈利木单抗复合的TNFα进行了DEPC-CL/MS分析。综上所述，本实验使用结合TNFα的三种治疗性mAb，证明 DEPC-CL/MS 可以揭示有关表位的准确信息以及远离表位的细微结构变化。为了获得可靠的结果，需要涉及非结合mAb的对照实验来解释由mAb中存在大量可修饰残基引起的额外标记变化。研究结果表明，表位中的组氨酸和赖氨酸残基在标记中显着减少，而在表位内或表位边缘的弱亲核性丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基由于附近疏水微环境的产生而发生标记程度的增加。大多数远离表位的残基在标记程度上不会发生任何显着变化；确实发生变化的残留物主要分为三类：第一类包括不属于表位但与表位非常接近的残基，因此由于部分掩埋而导致标记程度发生变化；第二类，TNFα三聚体界面上的残基会发生标记变化，这些变化反映了抗体结合后三聚体稳定化引起的结构变化；第三类主要包括弱亲核性残基由于抗体结合时发生的 HOS 变化而在微环境中发生标记增加或减少，并反映在这些残基周围产生或多或少的疏水环境，这是 结构变化或形成具有大mAb/TNFα化学计量的复合物的结果。总而言之，DEPC 标记可以提供有关抗体-抗原表位的信息，并且具有很好的表位定位潜力，也可用于快速筛选潜在的治疗性抗体或生物等效性研究。参考文献：1、Tremblay CY, Kirsch ZJ, Vachet RW. Epitope Mapping with Diethylpyrocarbonate Covalent Labeling-Mass Spectrometry. Anal Chem. 2022 Jan 18 94(2):1052-1059.阅读原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c04038

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)在机体的多种生理病理过程中均发挥着重要作用，良好的结构稳定性、生物相容性及天然的转运能力使其成为理想的药物递送载体和治疗制剂。不管是在工业生产还是科学研究中，EVs的质量控制都至关重要，国际细胞外囊泡协会(international society for extracellular vesicles, ISEV)一直在努力推动和完善相关标准，如MISEV2014、MISEV2018以及即将发布的MISEV2022，同时工业界也试图确立适用于工业产品的质控标准。除了粒径、浓度等常规物理参数的检测，更重要的是对EVs的纯度、蛋白标志物、核酸以及载物等功能性分子进行表征，而内容物的定性定量分析通常需要通过荧光标记来实现。近日Lonza集团的研发团队发表了题为“Opportunities and Pitfalls of Fluorescent Labeling Methodologies for Extracellular Vesicle Profiling on High-Resolution Single-Particle Platforms”的文章，作者分别利用高分辨单颗粒表征平台nFCM(NanoFCM)和F-NTA对EVs进行表征，探讨EVs荧光表征过程中面临的问题与挑战。文章对EVs纯度测定过程中染料的选择、蛋白标志物分析、RNA检测、复杂体系中EVs的表征等方面进行全面研究，指出在EVs综合表征中面临的问题与注意事项，供广大EVs研究者参考。EVs纯度鉴定首先，分别选取两种细胞膜染料和两种细胞质染料对EVs的纯度进行鉴定。nFCM结果显示，无论是细胞膜染料(CMG/CMR)还是细胞质染料(CFSE/CTR)，EVs阳性颗粒的比例均高达90%左右，且EVs尺寸越大，结合的染料越多，荧光强度也越高。由于具备超高的散射和荧光灵敏度，nFCM证实了几种染料标记效率的一致性(图1)。同样的样品和染色方法用F-NTA检测，经CFSE标记的EVs阳性率为88%，与nFCM结果相当，而对于CMG染料标记，F-NTA测得的阳性颗粒比例只有32%左右，粒径分布显示F-NTA检测到的是大的EVs。这个案例提醒研究者对于EVs纯度分析不仅需要关注不同染料间的标记和检测效率问题，还需要关注表征平台的检测能力。图1 不同染料标记EVs纯度的效率EVs抗体选择和标记方法在早期的微信公众号推文中小编介绍过不同公司的抗体特异性存在差异，抗体标签也是影响EVs标记效率的一个因素。该研究对比了PE、AF488、AF647、APC四种标签的CD9抗体，发现PE和AF488的标记比例优于AF647和APC，比例在50%左右；进一步选用PE和AF488两种标签的CD9、CD63和CD81抗体，发现在HT29和HEK293细胞系中不同标签抗体标记的效果没有显著差别(图2)，说明在EVs蛋白标记过程中研究者需要格外关注抗体特异性、标签的选择对标记效率的影响。图2 不同荧光标签对抗体标记效率的影响除了抗体标签，未结合的抗体对EVs的阳性率也存在影响。文章对比了稀释法(Dilution)、超滤(UF)、尺寸排阻(SEC)三种方法对游离抗体去除效果和标记比例的影响。由于不涉及纯化过程，理论上稀释法对EVs的影响是最少的。nFCM结果显示三种方法得到的CD9、CD63、CD81阳性率基本一致，说明稀释法可以用来准确地测定EVs蛋白的比例，同时结果也证明UF和SEC纯化过程对EVs蛋白的阳性率没有影响(图3)。说明nFCM可通过稀释法测定EVs蛋白表达比例，省略超速离心去除游离抗体的操作，极大缩短操作时间，同时真实反映EVs蛋白表达比例和强度。图3 nFCM测定游离抗体去除方法对标记比例的影响细胞上清中EVs的直接检测前面介绍的案例都是基于EVs纯品的分析，杂质颗粒含量非常低，对测定结果的影响相对较小。进一步对较复杂的细胞上清(CCM)进行直接检测，作者指出对于EVs纯品和CCM样品，nFCM的结果令人惊讶的一致，CFSE与CMG阳性率例均在90%左右，与超离纯化的 HT29 EVs样品结果一致，说明nFCM平台既适用于纯的EVs样品，也可用于细胞上清样品中EVs的直接检测，具有广泛的应用场景；而在F-NTA平台，CFSE与CMC对于HT29细胞上清EVs标记阳性率分别为33%和27%，作者解释称可能是由于CCM样品复杂的成分导致F-NTA的检测存在差异；对于蛋白比例检测，3种EVs蛋白marker总比例高达188.5%，远远超过100%，文章指出可能是F-NTA荧光的灵敏度高于散射，大量小颗粒的散射信号未检出，导致比例高于100%。图4 CCM样品EVs纯度和蛋白比例测定与F-NTA相比，nFCM还可以利用多色荧光标记策略对sEV亚群进行表征。为研究EVs的抗体单标和双标之间是否相互影响，作者选取CD9-AF488和CD81-PE分别进行单独标记和双标，对比标记比例的变化。结果表明这两个蛋白之间，不管是单独标记或双标，阳性率差异不显著；另外，用EVs染料CTR和CD81同时标记EVs，发现所有CD81阳性的EVs的CTR均呈现阳性，说明CD81阳性的颗粒，均是EVs！(图5)。nFCM可以准确识别抗体标记的所有EVs，并且确认抗体阳性率的准确性。图5 EVs抗体单标和双标的影响结论综上，Lonza集团的研发团队对EVs荧光标记过程中的各项指标进行综合对比，对EVs纯度测定过程中染料的选择、蛋白标志物分析、复杂体系中EVs的表征等进行研究，对工业生产中EVs的质量控制提供了新思路和新方法。作者肯定了nFCM用于EVs检测的准确性和灵敏度，提出EVs纯度表征方法，初次采用CD9/63/81几种抗体的混合物验证EVs的纯度，并对细胞上清中的EVs进行直接检测，得到了跟EVs纯品相一致的结果。另外作者指出nFCM对于EVs荧光检测具有更高的灵敏度和稳定性(图6)，nFCM可在单颗粒水平对EVs的散射和荧光进行同时检测，单次采样即可实现蛋白与EVs(或蛋白间)的“共定位”分析，是EVs质量控制中不可或缺的工具。图6 文中关于nFCM的评价附录：Lonza Walkersville(龙沙集团)是全球CDMO龙头企业，一家以生命科学为主导，在生物化学、精细化工、功能化学等行业均处于领先地位的全球性跨国公司，具有一百多年历史，总部位于瑞士巴塞尔。Lonza集团EVs工作流程图(图片来源：Lonza官方网站)Lonza目前已采购3台NanoFCM，分别用于EVs研发、生产质控和CRO项目，致力于EVs大规模生产、纯化和表征，后续将应用于EVs载药领域。2021年11月，Lonza收购了Codiak公司位于马萨诸塞州Lexington的外泌体生产基地，正式成为Codiak管线的战略制造合作伙伴。届时Lonza将借助Codiak的高通量外泌体生产技术向第三方提供服务，并开发先进的外泌体产品，助力细胞与基因治疗产业。参考文献：1. Fortunato D, Mladenović D, Criscuoli M, et al. Opportunities and Pitfalls of Fluorescent Labeling Methodologies for Extracellular Vesicle Profiling on High-Resolution Single-Particle Platforms[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(19): 10510.2. https://www.lonza.com/3. https://www.lonza.com/news/2021-11-02-13-01

单克隆抗体(mAb)是制药行业增长最快的治疗方法之一，mAb的高阶结构(HOS)影响药物与靶标的结合特异性，从而影响治疗效果和副作用。若储存而导致HOS发生变化，例如蛋白质错误折叠和聚集，会导致稳定性降低、功效丧失或可能的免疫原性。因此，监测HOS对保证mAb疗法的有效性和安全性至关重要。X射线晶体学和核磁共振(NMR)光谱可以提供原子级分辨率，但存在费时费样品的缺点；生物物理技术，如差示扫描量热法(DSC)、动态光散射(DLS)、荧光光谱、红外(IR)光谱和圆二色(CD)光谱只能提供低分辨率的整体构象。焦碳酸二乙酯(DEPC)作为亲电子试剂能够修饰溶剂可接近的亲核侧链（Cys、His、Lys、Thr、Tyr、Ser）和蛋白质的N末端，这些残基产生的羧基化产物具有+72.021Da的质量转移，经过蛋白水解消化、液相色谱分离和串联质谱分析后，可以识别和半定量特定的蛋白质修饰位点。将一种条件（例如天然）与另一种条件（例如加热）进行比较时，特定残基处共价标记程度的变化可用于探测蛋白质的HOS变化（图1）。在这篇文章中，作者使用DEPC共价标记联用质谱，以利妥昔单抗作为单抗药物的模型，以期在远低于mAb治疗药物熔点的温度下能够特异性检测细微HOS变化，并通过活性测定进行验证。图1. DEPC 标记与质谱联用分析单抗药物结构的流程在通过共价标记研究热应力（heat stressed）利妥昔单抗之前，作者使用CD光谱、荧光光谱和动态光散射(DLS)来识别加热对蛋白质结构的干扰。发现当在低于其熔点的温度下加热利妥昔单抗4小时时，这三种技术在45°C或55°C时无法检测到显著的结构变化，而在65°C时仅显示出轻微的变化。随后作者团队使用DEPC CL-MS探测利妥昔单抗的细微结构变化。在45°C压力下的利妥昔单抗样品中发现DEPC标记水平的变化较少，大多数变化是由于蛋白质受热去折叠导致的标记增加（图2），且可变区的变化远少于恒定区。超过70%的标记变化发生在Tyr、Ser和Thr残基处，而发生在His和Lys残基处的标记变化始终小于20%。标记变化表明，45°C时的结构变化主要是局部微环境的变化，而非溶剂可及性差异显著的大结构变化，也就是说修饰位点分散在整个蛋白质结构中，而不是集中在蛋白质的某些区域。图2. 45°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。活性测定能反映一定程度的结构变化对利妥昔单抗活性的影响，从而验证DEPC标记结果。桥接ELISA的结果表明，在预热至45°C后，利妥昔单抗的Fc结合活性没有显著变化（图3a），Fc区域的CDC活性估计在45°C热应激后保持不变（图3b），利妥昔单抗的Fab结合活性估计与对照样品没有差异（图3c）。活性测定结果表明蛋白质在45°C时没有发生显著的结构变化。在Fab和Fc区域中标记变化的残基数量相对较少，主要标记对局部微环境变化更敏感的Tyr、Ser和Thr残基。修饰位点分散在整个蛋白质中，对Fab和Fc区域的构象几乎没有影响，与共价标记质谱联用的测定结果相吻合。图3.使用单抗活性测定验证CL-MS实验揭示的结构变化。Fc区的结构完整性通过(a)测量Fc与捕获抗体结合的利妥昔单抗桥接ELISA和(b)测量补体依赖性细胞毒性的Alamarblue测定来评估。Fab区域的结构完整性通过(c)Raji细胞下拉试验评估，测量Fab与B细胞CD20抗原的结合。55°C加热4h后利妥昔单抗所有结构域的残基修饰程度都发生了显著的变化，尤其是Fab区域的VH和VL结构域。（图4）加热至55°C时，His和Lys残基处发生的标记变化几乎是45°C的两倍，表明蛋白质在这些区域展开；Fab区域标记水平发生显著变化，特别是在VH、VL和CL域。这表明利妥昔单抗的Fab区域存在局部结构变化，据报道这也是IgG1分子中对热应激最敏感的区域。Fc区域中没有观察到类似的发生标记变化的残基聚集，Tyr、Ser和Thr处的大多数标记变化为中度或高度变化，这些结果表明蛋白质拓扑结构可能发生变化。图4. 55°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。尺寸排阻色谱(SEC)测量表明在65°C加热条件下存在高分子量物质。将DEPC CL-MS方法应用于65°C热应力的利妥昔单抗后，发现所有利妥昔单抗结构域的标记发生显著变化（图5），主要体现为标记的减少，这可能是因为蛋白质聚集。利妥昔单抗的Fab和Fc区均发现标记减少的残基簇，活性测定结果显示Fc结合和CDC活性的降低（图3），说明了Fc区特别是CH3结构域的标记变化，与DEPC标记结果一致。图5. 65°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。总结DEPC标记技术的结构分辨率和灵敏度足以探测细微的蛋白质构象变化，该技术与质谱联用可在低于Tm的温度下揭示利妥昔单抗中的细微HOS变化，与经典的生物物理技术互补。总体而言，鉴于CL-MS简便、灵敏的特点，该方法将适用其他抗体药物的结构研究。

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院理论与计算化学研究组副研究员宋宏伟与美国加利福尼亚大学伯克利分校教授Daniel M. Neumark团队、美国新墨西哥大学教授郭华合作，结合慢光电子速度成像光谱实验和量子动力学理论，获得了多原子分子反应过渡态区域目前最为完整的图像，对于剖析多原子分子反应的反应机理具有重要意义。 　　化学反应过渡态决定化学反应的基本特性。对于多数化学反应，反应过渡态的寿命非常短，实验观测非常困难，因此，直接观测反应过渡态被认为是化学研究的“圣杯”。共振态是反应体系在过渡态区域形成的具有一定寿命的准束缚态，为探索化学反应在过渡态附近的行为提供契机，因而可以通过研究共振态的结构与动力学揭示化学反应的微观机理。　　该研究结合慢光电子速度成像光谱实验和量子动力学理论，观测到多原子分子反应 F + NH3 → HF + NH2过渡态区域的多个振动Feshbach共振峰（图1）。共振波函数表明这些Feshbach共振态位于产物端势阱、过渡态和反应物端势阱等区域（图2），成因于单个或多个反应体系振动模式的激发。由于部分Feshbach共振态的能量高于反应物势能，因而可能影响化学反应的速率和量子态分布。本研究获得了多原子分子反应过渡态目前最完整的图像，表明过渡态光谱方法已具备探究多原子分子反应过渡态区域复杂动力学行为的能力。　　Feshbach共振态是特殊的量子动力学现象，其标记依赖精确的量子动力学计算。宋宏伟自2016年开始致力于开发计算五原子分子体系光电谱的理论方法，提出了高精度势能面的构建方法（J. Phys. Chem. A 126, 352 (2022)）和精确的量子动力学计算方法（Phys. Chem. Chem. Phys. 23, 22298 (2021)），为标记实验光电子谱和理解多原子分子反应微观机理打下良好的理论基础。　　相关研究成果发表在《自然-化学》上。研究得到国家自然科学基金创新研究群体项目和面上项目的支持。实验测量与理论计算的F-NH3光脱附谱F-NH3负离子基态与不同Feshbach共振态波函数的分布

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）。

近日，中科院大连化物所蛋白质折叠化学生物学创新特区研究组（02T5组）刘宇研究员团队和生物分子高效分离与表征研究组（1810组）张丽华研究员团队合作，通过发展新型仿生荧光共价键探针和质谱表征方法，发现了蛋白质聚集态界面具有化学反应活性，可用于相变蛋白质的标记与成像。　　蛋白质在人体内的相变过程会诱发多种退行性疾病，例如帕金森症、阿尔兹海默症、渐冻人症和老年性心衰等。针对上述疾病，刘宇团队致力于发展新型化学生物学工具用于观察蛋白质的相变过程和疾病的早期诊断，张丽华团队一直关注胞内相变蛋白质的质谱组学解析。然而，致病蛋白质通常由于发生相变处于无序结构状态，其特异性识别和检测具有挑战性。因此，发展新的化学方法识别和捕捉相变致病蛋白质对疾病的早期诊断和治疗有着重要的意义。　　在前期工作（Anal. Chem.，2021）的基础上，该合作团队保持了红色荧光蛋白骨架分子对相变蛋白质分子的选择性结合能力和荧光激活效应，通过模仿Kaede光转化荧光蛋白的作用机理，逆向设计了具有迈克尔加成反应活性的新型荧光分子探针。该类新型探针可与早期错误折叠的蛋白结合发出红色荧光，在进一步相变聚集过程中发生迈克尔加成反应，荧光信号进而由红光转为绿光。团队通过定点突变技术和高分辨质谱分析，揭示了相变蛋白和探针分子的共价反应机制，蛋白质错误折叠过程中半胱氨酸的微环境变化、蛋白聚集紧实度的不同、探针反应活性强弱等因素均会影响该反应的进程。基于该化学特性，团队拓展了基于孔雀绿的新型荧光变色分子，并论证了该共价键反应的普适性和可调控性。同时，团队使用该探针，展示了细胞内蛋白质组在药物刺激下从早期错误折叠到晚期聚集的相变过程。该工作首次揭示了蛋白质相变界面的化学反应活性，对未来设计质谱探针和药物分子提供了新的策略和思路。　　上述成果于近日发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。该工作得到国家自然科学基金、辽宁省兴辽人才计划、大连市科创基金、博士后面上基金、国家重点研发计划等项目的资助。

6月6日，深圳市倍捷锐生物医学科技有限公司（以下简称：倍捷锐）在厦门成功举办 “光学无标记高内涵定量相位成像产品发布会”， 正式发布两款基于自主研发的定量相位成像技术的生物成像产品系列:Basic系列与Pro系列。Basic 系列（来源：倍捷锐）Basic系列产品可实现高速、动态的活细胞分析，支持微流控分析、AI细胞识别等功能，可用于活细胞的高通量筛选等应用，同时兼容荧光成像系统。Pro系列（来源：倍捷锐）Pro系列产品具备更高精度与更强功能定制能力，可实现细胞精细结构的定量分析、活性与产量分析、细菌种类分析等，支持深度定制及荧光成像功能，服务于科研及合成生物等方向。无标记高内涵成像成像对比（来源：倍捷锐）倍捷锐致力于开创新性先进光学成像技术，并以无标记高内涵显微术-定量相位成像技术（QPI）作为核心，拓展其在生物医学的产业方向的应用。QPI技术能够定量表示细胞产生的形貌和动态变化，无需标记染色，只需通过测量被测微观物体透射光（或反射光）的相位延迟，即可生成反映物体形态学和动力学的图片。因此，QPI技术能够实现对细胞无损、长时间成像分析，降低对荧光等耗材的依赖。倍捷锐科技有限公司成立于2018年，坐落在香港科学园内。创始人来自麻省理工学院、香港中文大学、波士顿大学等高校。公司致力于开发国产创新先进光学成像产品，并以定量相位成像技术作为核心，拓展其在生物医学、微纳加工、材料等产业方向的应用。团队历经三年多时间，借助香港中文大学的科研实力，构建了完善的产学研转化模式，实现了细胞特性、血液分析多维度的检测技术积累。目前，倍捷锐团队拥有包括美国地区在内多项自主核心知识产权，完成3代原型机开发，与斯坦福、清华大学、浙江大学等国内外多所高校合作，原型产品已进入科研、工业领域实际应用。

近日，中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室张斗国教授课题组提出并实现了一种基于矢量光场调控原理的动量空间偏振滤波器件。将该滤波器件安装于传统无标记光学显微镜的出射端，它可以对出射光场的背景噪声进行高效抑制，进而采集到单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比光学显微图像。研究成果以“Cascaded momentum-space-polarization filters enable label-free black-field microscopy for single nanoparticles analysis”为题在线发表在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。单纳米级物质的无标记光学成像对于各种生物医学、物理和化学研究极为重要。其中一个核心挑战是背景强度远远大于单个纳米物体的散射光强度。在这里提出了一种由级联动量空间偏振滤波器组成的光学模块，它可以进行矢量场调制，阻挡大部分背景场，使背景几乎变黑；相反，只有一小部分散射被阻挡，从而明显提高成像对比度。为了解决这个问题，张斗国教授课题组设计并实现了一种动量空间偏振滤波器件，它可在动量空间进行矢量场偏振调控，大幅度过滤、抑制各类背景噪声，只有单个纳米尺度物体的光散射信号能透过该滤波器件，被探测器采集到，从而实现了单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比的成像探测。作为一种应用展示，该动量空间偏振滤波器件被加载到传统全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM）的出射端，用于单个纳米尺度物体的成像与传感。加载该滤波器后，TIRM被转化为黑场光学显微镜（Black field microscopy (BFM)，相对于常规的无标记暗场光学显微镜，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探测灵敏度）。BFM可以实时记录了此变化过程，证明BFM可应用于单个纳米颗粒化学反应过程的实时记录，为实时探测单个纳米尺度物体物性演化过程中所发生的物理-化学反应探测提供了新型光子学技术。该动量空间滤波器件的突出特点是：在不改变显微镜内部结构的情况下，它可以使常规的无标记光学显微镜，如表面等离激元共振显微镜、TIRM等近场光学显微镜，具有黑场成像功能，从而大幅度提升其对单个纳米尺度物体的探测灵敏度。本研究工作所发展黑场显微镜为单个纳米颗粒的分析提供了新平台，有望在生物学、物理学、环境科学和材料科学等领域得到广泛应用。该研究工作得到了科技部，国家自然科学基金委、安徽省科技厅、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。

p strong 仪器信息网讯 /strong 6月30日至7月1日，由中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主办，解放军总医院承办，绍兴市生物医学工程学会协办的“标记免疫分析专业委员会2017年学术峰会”在美丽的水乡绍兴落下帷幕。本次会议紧扣“跨界”主题，不仅跨专业、跨学科，而且跨领域、跨机构。来自政、商、产、学、研各个领域的专家学者齐聚一堂，就创新技术、政策解读、人才培养、经验分享、行业现状、投资热点等话题作广泛交流和探讨，给标记免疫分析领域带来全新视野和深刻启发。 /p p style=" text-align: center" img title=" 1.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/633b012c-2fdc-42bc-b307-dbcf7ac50d21.jpg" / /p p style=" text-align: center " 大会现场 /p p 　　 strong 创新技术 /strong /p p 　　为期两天的大会，精彩报告层出不穷，创新技术不断涌现，令人振奋不已。 /p p 　　在题为《深度覆盖的蛋白质组定性定量分析新方法》的报告中，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员张玉奎介绍了他们课题组基于不同原子的质量亏损值不同的现象，设计完成了准等重标记蛋白质组定量方法体系，实现了蛋白质组样品的化学标记和代谢标记。该方法体系的特点突出：由于轻重标记肽段在一级质谱上准等重而不增加谱图的复杂性 在二级质谱上，Orbitrap等高分辨质谱将存在的微小差异的碎片离子分辨产生成对的离子，进而实现蛋白质组的高准确度，高精密度和宽动态范围的定量分析。此外，张玉奎课题组针对膜蛋白溶解低等问题，发展了基于离子液体-氯化-1-十二烷基-3-甲基咪唑的膜蛋白样品预处理新技术，应用于HeLa细胞全蛋白组的分析 鉴定到的蛋白质和膜蛋白数目明显优于目前报道的结果，且显著提高了分析通量。 /p p style=" text-align: center" img title=" 2.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/1a2ab6a9-683a-4be3-bdc4-72f27543579e.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " span style=" text-align: center " 中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员 张玉奎 /span /p p 　　军事医学科学研究院放射与辐射医学研究所研究员王升启在题为《表面增强拉曼光谱检测新技术及其在生物诊断中的应用》的报告中介绍，表面增强拉曼散射是一种新兴的光谱检测技术，具有灵敏度高、可非标记检测等特点，适用于复杂环境中低浓度生物样品的检测。高性能拉曼基底材料是限制表面增强拉曼散射技术实现超灵敏、现场检测的瓶颈问题。针对该问题，王升启课题组发明了一类新型表面增强拉曼光谱检测纳米材料，基于该材料建立的高灵敏表面增强拉曼散射检测新技术，使现场检测的灵敏度提升10倍以上 为便于推广应用，该课题组还发明了一种集成化拉曼快速检测仪器，显著提高了表面增强拉曼散射现场检测的实用性和自动化程度。该项工作目前已发表SCI论文17篇，申请发明专利6项。 /p p style=" text-align: center" img title=" 3.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/67185d02-120a-4513-9fe1-543f7fb43eab.jpg" / /p p style=" text-align: center " 军事医学科学研究院放射与辐射医学研究所研究员 王升启 /p p 　　清华大学化学系教授林金明在题为《化学发光免疫分析》的报告中介绍，化学发光免疫分析既具备化学发光反应的高灵敏性，又具有免疫体系的高特异性。该技术因具有分析速度快、线性范围宽、无散射光干扰、无放射性污染、仪器设备简单等优势，在临床诊断、生命分析、环境科学等领域得到了广泛应用。特别是最近几年，随着一些新技术、新材料的发展成熟，化学发光免疫分析与各种新型材料(纳米材料、量子点、磁性材料等)及新技术(免疫层析、微流控芯片等)的融合促进了化学发光免疫分析突破性的发展。目前对于化学发光免疫分析研究的焦点：一方面增强发光效率，提高检测的灵敏度 另一方面与各种分析技术相结合，探索新的化学发光免疫分析检测方法。 /p p style=" text-align: center" img title=" 4.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/13d5e5c6-69ad-4ea1-9d40-19a3bc84421c.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 清华大学化学系教授 林金明 /p p 　　国家纳米科学中心研究员蒋兴宇在题为《针对医学检测的微流控芯片/纳米技术》的报告中讲到，微流控芯片在分析检测领域有诸多潜在应用。微流控芯片可以精确操纵微量液体，在检测各种小分子、蛋白质、核酸等物质有一系列优势，例如高通量、集成化等。在一些蛋白质生物标志物的检测中，微流控芯片可以在便携式系统中完全实现定量免疫检测。微流控芯片还可以用于精确操作细胞，并建立体外的组织和体外的模型，用于更好的分析细胞内信号转导并促进新的治疗方式(药物、医疗器械)的研发。 /p p style=" text-align: center" img title=" 5.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/0bf38030-51a2-4a28-927b-abba30001bb6.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 国家纳米科学中心研究员 蒋兴宇 /p p 　　北京大学化工与分子工程学院教授赵美萍在题为《血管加压素的均相免疫荧光分析方法》的报告中介绍了他们课题组以血管加压素为例，发展了均相免疫荧光分析方法的工作。该均相竞争免疫荧光分析方法无需多步洗涤操作步骤，响应快，为进一步开发清醒动物脑区神经短肽含量变化的在线连续实时监测方法奠定了重要基础，对阐明思维和情感的分子机制、延缓衰老和防治精神疾病等都将具有重要意义。另外，报告还简要介绍了ATP和APEI两种物质的快速高通量荧光分析方法，并看好其与临床检测相结合，提供更高效的临床检测手段的前景。 /p p style=" text-align: center" img title=" 6.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/719e0151-ea0b-4491-9a34-a4c0aeb2a34e.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 北京大学化工与分子工程学院教授 赵美萍 /p p 　　 strong 政策解读 /strong /p p 　　国家食品药品监督管理总局医疗器械注册管理司注册一处主任科员、副高级工程师赵阳在题为《体外诊断试剂注册相关法规介绍》的报告中向与会者介绍了体外诊断试剂注册相关法规要求，2014版体外诊断试剂注册办法及相关法规主要特点，体外诊断试剂注册管理办法修正案、体外诊断试剂临床豁免目录与体外诊断试剂注册管理新变化等内容。 /p p style=" text-align: center" img title=" 7.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/87505d4b-339c-4d57-bb23-35e0f8b6d322.jpg" / /p p style=" text-align: center " 国家食品药品监督管理总局副高级工程师 赵阳 /p p 　　 strong 经验分享 /strong /p p 　　原卫生部临检中心教授杨振华主讲了题为《生化测量溯源的经验》的报告，向与会者分享了一些当代检验医学特别是临床化学溯源工作中的一些经验。他讲到，与一般测量不同，在溯源中增加次级参考测量方法和次级参考物质的层次，次级参考物质应有与被测物质应有与被测样本相同的基质并具有换性，实践证明，患者的自然样本(库)是次级参考物质的较好来源。以雌三醇为例，中国多个参考实验室正在进行未结合雌三醇的协同研究，给次级参考物质赋值，并尝试传递到以抗原抗体反应为基础的测量方法。杨振华指出，如果上述工作遇到困难，可以考虑用“一致化”而非标准化的方法来解决以抗原抗体方法反应为基础的测量未结合雌三醇结果的一致化。也可考虑用质谱技术直接测量未结合雌三醇。 /p p style=" text-align: center" img title=" 8.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/41f00ad4-ff3f-4713-8674-6ced8c720120.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 原卫生部临检中心教授 杨振华 /p p 　　 strong 人才培养 /strong /p p 　　浙江大学附属邵逸夫医院副院长兼检验科主任、浙江大学教授谢鑫友在题为《检验与临床——检验医师的培养与前景》报告中介绍了检验医师的重要性、检验专科医师的培训、国内外检验医师制度的比较及我国检验医师规范化培训内容与标准(试行)培训细则、专科基地建设的内容等情况。 /p p style=" text-align: center" img title=" 9.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/0b3891bf-71d1-42a8-8747-700a3e2c5b0d.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 浙江大学附属邵逸夫医院副院长兼检验科主任、浙江大学教授 谢鑫友 /p p 　　 strong 行业现状 /strong /p p 　　北京协和医院研究员李永哲在题为《自身免疫病实验诊断技术临床应用现状和发展趋势》的报告中介绍，自身免疫疾病(AID)约影响到世界人口的5%，我国患者也已达到5000万人以上。目前，50%以上的疑难杂症与自身免疫病有关，对自身免疫病临床实验诊断技术需求广泛而迫切，在早期诊断、鉴别诊断、分层、分型、病情评估、预警、预后判断、个性化诊疗方面具有重要临床价值。李永哲指出，目前中国自身免疫病实验诊断核心技术缺乏创新性 产品多追逐短期效益，导致同质化严重，缺乏竞争力 产品质量、通量尚需磨合，以满足临床需求 未来产品形态趋向特性化、小型化、集成化、信息化。 /p p style=" text-align: center" img title=" 10.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/1ebd7b77-4c77-4135-a49f-0775cb4fc987.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 北京协和医院研究员 李永哲 /p p 　　 strong 投资热点 /strong /p p 　　盛世景资产管理集团股份有限公司高级投资经理崔辰向与会者介绍了国内IVD市场竞争格局、市场份额占比、产业链及产业增长驱动因素。他指出，国内第三方医学检验室市场完成率仅为5%，市场潜力巨大，前景广阔 POCT市场近几年保持8%的复合增长率，2015年我国POCT市场规模约约70-80亿元人民币 分子诊断是所有IVD细分市场中增长最快的，2011-2015年均复合增长率为30% 液体活检2017-2023年均复合增长率将达28.9%。 /p p style=" text-align: center" img title=" 11.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/75ba968f-cdfa-4c3b-8c74-20b599acd5b7.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 盛世景资产管理集团股份有限公司高级投资经理 崔辰 /p p 　　大会最后一个报告由中国分析测试协会技术部主任汪正范主讲，他向与会者介绍了中国分析测试协会2017年下半年的工作安排，并对现行的团体标准进行了解读。 /p p style=" text-align: center" img title=" 12.png" style=" width: 400px height: 400px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/2a0d064e-7394-41b7-9031-8ed49e6540c6.jpg" height=" 400" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 400" / /p p style=" text-align: center " 中国分析测试协会技术部主任 汪正范 /p p 　　本次大会还特别增设了主题讨论环节，就IVD等热门话题，邀请多位嘉宾参与讨论。 /p p style=" text-align: center" img title=" 13.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/a9020e40-e0a4-4fb6-b1a5-5333f9e48e03.jpg" / /p p style=" text-align: center " 主题讨论一 /p p style=" text-align: center" img title=" 14.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/daabd29c-05f1-480f-a561-142f7cc18671.jpg" / /p p style=" text-align: center " 主题讨论二 /p p 　　本次大会气氛热烈，回响不绝，共有50位专家学者作主题报告，除主会场外，还特别开设了4个主题分会场，分别聚焦标记免疫标准化和自动化、标记免疫临床评价与液态活检、免疫诊断新技术、标记免疫分析基础研究与临床 另有罗氏诊断、雅培、上海透景、烟台澳斯邦生物、山东新华医疗器械5场企业卫星会，与主会场交相辉映。 /p p style=" text-align: center" img title=" 15.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/5f804fa0-0b9d-4687-a4b0-6b3355a261d3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 大会合影 /p

仪器信息网讯 4月16日，中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会2021年学术峰会在安徽池州隆重召开。学术峰会旨在促进标记免疫领域人才成长和科技成果转化，从而推动我国标记免疫分析产业快速健康发展。峰会首日，来自上海透景、深圳爱康、苏州翊曼、深圳普门、中元汇吉5家国内IVD企业发布了最新产品技术。第二天，峰会围绕检验医学基础研究转化、分析性能评估、免疫性疾病、流式细胞分析、慢病诊断新技术、肿瘤、感染、生殖检测等主题奉献了诸多精彩的大会主旨报告，吸引了全国近四百位来自医院、体外诊断企业专家、学者参会。中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会2021年学术峰会现场会议伊始首先进行了中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会第一次换届大会，由中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所所长李红梅和军事医学科学院生物工程研究所研究员叶棋浓担当主持。中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所所长李红梅和军事医学科学院生物工程研究所叶棋浓主持池州市人民医院党委委员工会主席王细宏、中国分析测试协会常务副秘书长张渝英先后致贺词，预祝大会圆满成功。池州市人民医院党委委员工会主席 王细宏中国分析测试协会常务副秘书长 张渝英中国分析测试协会组织部主任尹碧桃宣读换届文件，宣读换届、选举事项，现场进行差额选举，从候选人中选举产生主任委员1人、秘书长1人、副主任委员14人。中国分析测试协会组织部主任 尹碧桃投票结果公布，解放军总医院研究员颜光涛连任第二届中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主任委员，北京地坛医院检验科主任王雅杰当选专委会秘书长，北京天坛医院实验诊断中心主任张国军等14位代表当选专委会副主任委员。第二届选举换届委员合影中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主任委员颜光涛致辞随后，大会进入主旨报告环节，8位报告嘉宾分别作精彩大会主旨报告。中国医学科学院肿瘤医院检验科主任崔巍重点介绍了多组学整合分析方法。多组学研究技术在早期恶性肿瘤的发现中起到重要作用，为基于液体活检技术恶性肿瘤的筛查和监测提供了更多的检测靶标。报告从基因组学、转录组学, 蛋白质组学和代谢组学切入，多组学整合分析方法的应用研究推动肿瘤检测技术从单参数模型向多参数系统模型的转变，并有望发现有价值的新的肿瘤生物标志物。中国医学科学院肿瘤医院检验科主任 崔巍报告题目：《基于多组学的液体活检技术用于肿瘤检测的应用前景》张国军主任在《浅谈医学检验学科发展的抓放管服？》的报告中分享了大医改背景下如何搭建学科发展平台。以天坛医院举例，分别从抓、放、管、服四大要素分享学科发展方法。实现学科管理之放，给年轻人更多发挥的空间。实现学科管理之管，管安全、管文化、管教育、管落实。实现学科管理之服，做到搭平台、创机会的服务，以集体利益为先的服从，让人发自内心的信服。北京天坛医院实验诊断中心主任 张国军报告题目：《浅谈医学检验学科发展的抓放管服？》在来势汹汹的新冠肺炎疫情中, 临床检测者作为疫情防控的“吹哨人”，在疫情防控中发挥重要作用。北京地坛医院检验科主任王雅杰在《新冠疫情对临床检验能力建设的导引作用探讨》的报告中重点以新冠肺炎为例，探讨新发突发传染病临床实验室检测需求，并讨论了新冠疫情对于检验医学发展的导引作用。北京地坛医院检验科主任 王雅杰报告题目：《新冠疫情对临床检验能力建设的导引作用探讨》肝素结合蛋白（HBP）作为一种急性时相蛋白，是评估脓毒症患者疾病严重程度的有效生物标志物，在脓毒性休克患者的早期诊断和疗效监测中更为重要。北京同仁医院检验科副主任刘向祎讲述了HBP在细菌感染标志物及感染严重程度的评估、脓毒症及器官功能障碍相关（预测、诊断、预后评估）、指导药物治疗中的临床应用。北京同仁医院检验科副主任 刘向祎报告题目： 《新的感染指标—肝素结合蛋白的临床应用》分子分类是未来肿瘤治疗的发展方向，上海市口腔医学研究生所长陈万涛从精准医疗背景下分子分类研究意义、头颈鳞癌分子分类现状、口腔鳞癌分子分类研究现状、组织样本和生物信息库等方面讲述了腔癌分子分类技术的研究进展，并对分类技术的未来进行了展望。上海市口腔医学研究生所长 陈万涛报告题目：《腔癌分子分类技术研究进展和展望》在临床检验中，阿尔兹海默症（AD）早期诊断相关标志物的研究非常有意义。北京医院主任技师赵昕在分享中探讨了AD患者血清中脂蛋白相关磷脂酶 A2（LpPLA2）、高敏 C-反应蛋白（hs-CRP）、补体成分 C1q（C1q）和血清同型半胱氨酸（HCY）的表达水平，为 AD 患者的实验室检测指标提供依据。北京医院主任技师 赵昕报告题目： 《阿尔茨海默病患者血清脂蛋白相关磷脂酶 A2、高敏 C-反应蛋白、补体成分 C1q 和血清同型半胱氨酸表达水平的 对照研究》人类生存史就是与微生物斗争的历史，近年来，多种新发传染病的流行，特别是新冠流行，让大家更加关注人类感染病原体后的差异表现，这种差异的产生与个体的免疫基础息息相关已经成为共识，如何评价免疫力成了个体防疫的重要基础。解放军总医院第三医学中心检验科主任杨晓莉一直致力于推广淋巴细胞技术在临床的应用，经过十余年的临床推广，率先在器官移植患者术后管理中进行了实线应用，科学指导了患者在免疫抑制药物管理。她在报告中分享了淋巴细胞技术经验，并号召同仁共同推广淋巴细胞亚群绝对计数在临床中的应用。解放军总医院第三医学中心检验科主任 杨晓莉报告题目：《淋巴细胞亚群绝对计数的临床应用》在监测人体健康方面，微芯片和纳米材料检测拥有高通量、低消耗、便携化等好处。蒋兴宇教授课题组唐立雪博士针对这一方面进行讲解，把液态金属和用弹性高分子的微芯片整合成柔性电子电路后，这些柔性电子电路可以在人体表面以及脏器表面贴附并发挥长期检测的的作用。例如，使用液态金属 - 弹性高分子微流控可以制备全柔性血氧传感器、全柔性的汗液检测装置以及薄到和纹身一样的检测器件。还可以用这些新材料制备具有长期检测血液中的生理与生化指标的电子血管。南方科技大学生物医学工程系 唐立雪博士报告题目：《人体内外表面的原位检测》中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会2021年学术峰会全体委员合影留念本次学术峰会精彩继续，敬请关注仪器信息网后续报道。

生物分子间相互作用是所有生命现象发生的基础。研究分子互作可以阐明生物反应的机理，揭示生命现象的本质，同时也为新型生物药开发的靶点发现提供可靠依据。常见的分子互作分析技术依据样品处理方式可以分为“标记“技术和“非标记”技术，前者通常需要对其中一个结合分子进行酶、荧光、化学放光或同位素标记，且大部分标记方法仅能定性分析是否结合，无法准确测定结合亲和力大小。根据检测方式则可分为“终点法”和 “实时动力学”，“实时动力学”能够定量分析结合（kon）和解离（koff）过程，并提供完整动力学分析。随着科学研究的不断深入，实时、非标记的分子互作分析技术已成为中流砥柱。常见的分子互作分析技术及分类常用分子互作分析技术依据样品处理方式依据分析结果生物层干涉BLI非标记实时分析表面等离子共振SPR非标记实时分析等温滴定量热ITC非标记终点法微量热泳动MST标记终点法免疫共沉淀Co-IP标记终点法Pull Down标记终点法ELISA标记终点法等Octet®分子互作分析平台：精益求精，灵活多元Octet® 是将BLI技术应用于分子互作检测的开创者和引领者。自2005年上市至今，Octet®凭借快速、高通量、操作简便、应用广泛以及性能稳定等特点受到用户的青睐。2020年，Octet®正式成为赛多利斯旗下品牌，全新升级的Octet® R系列正式上市，除了秉承高性能、高灵敏的特点外，进一步增强仪器灵活性与用户友好性。同年，BLI技术被收录于美国药典（USP1108），作为药物结合活性分析的标准方法之一。BLI技术是一种非标记技术，通过监测生物传感器表面的生物分子结合所带来的生物层厚度变化来检测分子间相互作用的动力学变化或浓度数据。独特的”浸入即读”式的生物传感器设计，可对各种纯化及粗样品直接进行检测，无需对检测样品做任何标记，也不存在流路系统，从而实现更简便、更快速的定量分析。今年五月，赛多利斯全新推出基于表面等离子共振（SPR）技术的分子互作分析仪Octet® SF3。通过采用创新的梯度进样技术，提供了一个更加稳定、高通量、低维护成本的SPR分析方案。相比传统多浓度循环或单循环动力学分析具备诸多优势。该产品同样为用户进行高通量的药物筛选分析提供了非常好的工具。赛多利斯立足行业需求，全面打造多元化Octet®非标记分子互作分析平台，为科研人员提供更灵活、更简化、更综合的分子互作解决方案，迎合全球范围内对生物创新药研发的需求。截至目前，文献应用超过10,000篇，Cell、Nature及Science正刊超过300篇。比广泛更广泛的应用，是灵活的可开发性熟悉分子互作的朋友一定知道Octet®最大的特点就是灵活和多功能。Octet®不仅仅是一个分子互作检测工具，更是结合动力学、稳态亲和力、浓度定量和表位分析于一体的多功能蛋白分析平台，被广泛应用于细胞、病毒、抗体蛋白、多肽、小分子、核酸等各类生物分子的互作分析中。除了首屈一指的蛋白/抗体互作外，Octet®在诸多生命科学研究领域中表现优异，比如：■ 多分子蛋白功能调控■ 病毒学相关研究■ 化合物或天然产物筛选及验证■ 食品及微生物毒素检测（欧盟委员会条例519/2014/EC规定的真菌毒素筛选分析方法）■ 垂钓未知分子■ 血清、细胞上清、裂解液、组织液等粗样品直接检测■ 结构生物学■ 肿瘤机理及发病机制■ 医学与免疫学■ 植物生长调控，等等作为药物发现与开发的必备工具，Octet®提供贯穿生物药开发的全流程应用方案：从靶点发现，到先导化合物筛选与表征，再到 PK/PD/免疫原性及蛋白稳定性分析，以及工艺优化（如细胞株开发及残留物分析等），以至最终的QC放行。创新应用开发助力未来科研和下一代生物医药开发广泛的应用基于成熟的方法学，而最大的成就来自于用户源源不断的创新应用开发。这也让我们看到了Octet®在未来科研和下一代生物医药开发中应用的潜力。不久前，人工智能（AI）蛋白质设计大师David Baker教授开发出蛋白质复合结构预测工具RosettaFold，实现了从头设计功能性蛋白分子，为AI药物设计与开发带来新的革命。David Baker教授在多篇CNS文章中都用到Octet®检测体外设计蛋白的亲和力，其中包括最强的新冠病毒抑制剂设计。AI模拟可以大大增加效率并提高蛋白结构检测准确性，Octet®的易用性以及高通量可以作为有力的验证性工具助力AI药物研究。此外，Octet®在单抗，双特异性抗体，抗体偶联药物（ADC），小分子与多肽药物，疫苗开发等研究中都有诸多应用。目前已经有数十种药物采用Octet®相关数据进行药物申报，涵盖研发、筛选、质量属性表征、质控分析及定量等各个不同阶段。这极大地促进和推动了国内外相关生物制药和生物技术公司的成长和进步，以及药物商业化上市地步伐。此外，在药物研究方面，垂钓未知分子也是其独具特色的应用之一。如西南医科大学的研究人员将Octet®与高分辨质谱联合使用，以β-淀粉样蛋白（Aβ）作为诱饵来垂钓中药复方开心散（由远志、人参、茯苓和石菖蒲这4味中药组成）中可以与Aβ相互结合的潜在小分子抑制剂。将收集到的解离液应用高分辨质谱进行分析并鉴定，发现去氢土莫酸（DTA）、猪苓酸C（PPAC）和土莫酸（TA）三个化合物与Aβ有着最强的结合力。通过色谱分离制备出这三个化合物后，然后在阿尔茨海默病（AD）的细胞和线虫模型上对这些化合物的抑制Aβ纤维形成的活性进行了评价，最后确认这些化合物在体内外均有很好的抑制Aβ纤维形成的活性。Octet®的灵活性是其最大的特色，立足行业和客户需求打造多元化分子互作平台，开发创新性应用方案，旨在提供便捷、高效的研究工具以适应未来的研究挑战。最后，需要强调的是，经过多年来的积累和沉淀，赛多利斯Octet®团队已经成为行业内公认的技术标杆，可以为客户提供全面的、强有力的、高效的支持和服务，助力广大用户的基础研究和开发生产等工作。

生物体中几乎所有的细胞都具有相同的基因组，而不同的细胞类型和功能则由不同的基因表达、表观遗传修饰和翻译后修饰等所决定。解析特定器官或组织中特定细胞的生物大分子图谱对探究发育、细胞间通讯以及疾病的发生发展等都具有重要意义。因此，开发细胞选择性的生物大分子标记方法，近年来受到了科学家们的广泛关注。通过基因编码的方法，人们在活体动物中实现了蛋白质的组织特异性和细胞选择性标记和分析。然而，糖质（glycan）作为另外一种主要的生物大分子，尚无法通过基因编码的方式，实现活体中的细胞选择性标记。糖质以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等形式直接参与细胞的分化增殖、免疫调节、信号转导、细胞迁移等重要的生命活动，对其进行在体标记和分析一直是领域内的一个难点。其中，基于生物正交化学的代谢糖质标记（metabolic glycan labeling）技术已经成为了最主要的工具之一。经过20多年的发展，目前已有数十种非天然糖分子可用以在活细胞和活体中标记糖质。然而，非天然糖在活体中并不具备器官或细胞特异性，无法实现精准的细胞选择性标记，阐释特定细胞群体中糖质所发挥的生物学功能。北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心陈兴教授课题组一直致力于解决这个问题，此前开发了基于靶向性脂质体的非天然糖代谢标记技术，实现了肿瘤组织和脑部的糖质标记。同时，他们意识到，基因编码技术可以在活体中实现更加精准的细胞选择性。为了实现这一目标，继续推进代谢糖质标记技术的应用，2022年5月5日，该课题组在 Nature Chemical Biology 上发表了题为“Cell-type-specific labeling and profiling of glycans in living mice”的论文，报道了一种可基因编码的代谢糖质标记技术（GeMGL）。该技术将“凸凹互补（bump and hole）”的化学遗传学策略与代谢糖质标记方法相结合，利用非天然糖1,3-Pr2GlcNAl（Bump）及其匹配的焦磷酸酶突变体AGX2F383G（Hole）的正交组合，在活体动物上实现了细胞选择性糖质标记和分析。他们从一个具有低标记效率的非天然糖—乙酰胺基葡萄糖的叠氮类似物GlcNAz出发，确认了其代谢通路中的焦磷酸酶AGX是限速酶，将其过表达可以增强代谢强度。他们随即想到，增大非天然基团并对AGX酶进行突变，可能可以开发出凹凸对。于是，他们采用了炔基修饰的乙酰胺基葡萄糖GlcNAl和焦磷酸酶突变体AGX2F383G，通过体外和细胞实验证明了GlcNAl的代谢完全依赖焦磷酸酶突变体AGX2F383G。接着，在多细胞共培养体系和小鼠移植瘤模型中，证明了GeMGL策略的可行性。基于此，他们将该策略拓展到了转基因小鼠中。他们首先利用心肌细胞特异的启动子α-MHC实现了AGX2F383G在小鼠心肌细胞中的特异性表达，然后腹腔注射非天然糖1,3-Pr2GlcNAl，实现了非天然糖分子在小鼠心肌细胞中的特异性代谢。从各组织标记结果来看，GeMGL策略展现出严格的心肌细胞选择性。结合定量蛋白质组学方法，在小鼠心肌细胞中鉴定到582个O-GlcNAc修饰蛋白。分析发现，心肌细胞中许多糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化途径相关蛋白都具有O-GlcNAc糖基化修饰，表明O-GlcNAc糖基化修饰可能在心肌细胞的线粒体能量代谢过程中发挥重要功能。在转基因小鼠中进行的细胞类型特异性代谢糖质标记该工作提供了一种可基因编码的细胞特异性糖质标记技术GeMGL，为在活体层面研究糖质在特定细胞类型中的生物学功能提供了一种便利、有效的工具。该技术有望被推广到更为复杂的神经系统中，并在相关疾病模型中探究糖基化与神经发育、神经退行性疾病等的关系。陈兴 北京大学化学学院教授，生命科学联合中心高级研究员，合成与功能生物分子中心研究员。长期致力于糖化学和糖生物学研究，糖质标记和分析是其研究重点之一。综合运用化学方法、生物手段和纳米技术，研究糖基化的生物学功能及其在代谢疾病及其心血管并发症中的作用。原文连接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01016-4

仪器信息网讯 2021年4月16日-18日，中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会第一次换届大会暨2021学术峰会在安徽池州隆重举行。本次学术峰会为期三天，围绕“创新探索 联合共赢”主题，邀请到众多三甲医院检验科主任、检验医学技术专家、体外诊断企业总经理等发表主旨报告，吸引近四百位检验医学专家、学者出席。大会现场学术峰会首日，率先举行了开展仪式及新品发布会，上海透景、深圳爱康、苏州翊曼、深圳普门、中元汇吉5家国内领先的IVD企业携最新产品现场发布。大会第二日，中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会第一次换届大会上选举产生主任委员1人、秘书长1人、副主任委员14人。解放军总医院研究员颜光涛连任第二届中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主任委员，北京地坛医院检验科主任王雅杰当选专委会秘书长，北京天坛医院实验诊断中心主任张国军等14位代表当选专委会副主任委员。18日上午，广州复能基因有限公司董事长杨淑伟、上海鑫谱生物科技有限公司总经理李久彤、南京诺唯赞医疗科技有限公司总经理唐波、复旦大学附属华山医院教授朱敏作了精彩的大会报告与专题分享报告。广州复能基因有限公司董事长 杨淑伟报告主题：《自身免疫性疾病的自身抗体检测技术方法质控和评估》由于自身抗原分布在细胞的不同部位且含有不同的修饰基团，自身抗体的检测方法和技术在操作流程和检查结果的准确性和精确度存在较大的差异。不同厂家生产的在第三方医学检测中心检测的多种特检项目还缺少实验室质量分析和质量控制的标准品和标准指标。广州复能基因有限公司董事长杨淑伟在报告中讨论用于自身抗体检测试剂盒生产原料和生产流程的质控品，着重讨论以细胞膜蛋白和细胞器膜蛋白为自身抗原靶标的自身抗体的检测试剂产品和检测的质量控制。以及用于诊断自身免疫疾病及分类、指导治疗方法和药物选择、评估疾病预后和治疗效果的新型自身抗原靶标的筛选和确证的技术平台在自身免疫疾病转化医学中的作用。上海鑫谱生物科技有限公司总经理 李久彤报告主题：《拉曼化学发光免疫分析技术》上海鑫谱生物科技有限公司总经理李久彤分享了拥有自主知识产权，具备“增强基底”批量稳定合成并有效标记抗体的关键技术。该技术具有与传统化学发光免疫分析技术相当的分析性能，且能在同一反应单元内实现多指标联检，显著提高工作效率并降低实验成本。南京诺唯赞医疗科技有限公司总经理 唐波报告主题：《分子及免疫快速检测技术在新冠疫情防控中的应用》免疫层析、分子 POCT 等快速检测技术因使用方便，对环境和检测人员要求低，检测快速等优势在新冠疫情防控当中发挥了重大作用。但国内外疫情防控需求的不断变化，病毒的快速变异等等因素给快速检测技术提出了新的要求。南京诺唯赞医疗科技有限公司总经理 唐波从免疫和分子快速检测技术出发，介绍了目前国内外快速检测技术的主要应用场景以及在不同场景下对检测技术特点的要求，并从原料开发，技术开发和验证的角度说明目前快速检测技术的技术难点和发展趋势。复旦大学附属华山医院朱敏 教授报告主题：《临床真菌检测现状与展望》复旦大学附属华山医院教授朱敏向与会者介绍了感染类型真菌，以及真菌直接镜检、真菌培养和鉴定、真菌抗原检测、真菌核酸检测、真菌药敏试验等内容。在讲述真菌的鉴定方法时，朱敏介绍了拉曼技术、分子生物学方法以及质谱方法，其中重点讲解了应用质谱法进行微生物鉴定的优势及特点。大会主旨报告和专题会结束，本届中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会第一次换届大会暨2021学术峰会圆满落下帷幕。主任委员颜光涛在闭幕式上发表大会总结，他表示尽管峰会的日程非常紧凑，但参会嘉宾依然保持饱满地热情与激情，峰会取得了圆满成功。希望大家不虚此行，也希望与会嘉宾能通过会议结识同好，保持充分交流，积极参与标记免疫行业发展。与会代表合影留念

仪器信息网讯 4月19日，中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会2024年学术峰会在湖北省襄阳富力皇冠假日酒店召开。此次大会的主题为“精准诊断，维护健康”， 围绕前沿基础研究、临床热点分享和产品研发等内容奉献了诸多精彩的大会报告，会议吸引了全国数百位来自医院、体外诊断企业专家、学者及行业相关人士，现场座无虚席。大家共同围绕标记免疫热点话题展开深入交流，共同推动标记免疫分析技术及体外诊断行业进一步发展。中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会2024年学术峰会现场会议伊始，湖北省检验学会主任委员孙自镛、襄阳市科技局书记习德成、国家药品监督管理局医疗器械监管司原副司长王树才、中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主任委员/中国人民解放军总医院第一医学中心检验科研究员颜光涛先后致欢迎辞。由襄阳市中心医院医学检验部主任程正江和中国人民解放军总医院第一医学中心检验科副主任高艳红担当主持。湖北省检验学会主任委员孙自镛襄阳市科技局书记习德成国家药品监督管理局医疗器械监管司原副司长王树才中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主任委员/中国人民解放军总医院第一医学中心检验科研究员颜光涛随后，大会进入主旨报告环节。清华大学化学系教授林金明、全国卫生产业企业管理协会副会长宋海波、颜光涛主任、北京大学第一医院医学统计室主任姚晨、中国科学计量院首席研究员李红梅先后作了主题报告，上海市实验医学研究院院长王华梁、高艳红副主任担任主持人。清华大学化学系教授林金明报告题目：《微流控疾病诊断技术新进展》微流控芯片是本世纪极具代表性的前沿性技术之一， 已被广泛应用于众多自然科学领域。近十几年来，其在有机合成、疾病诊断、药物筛选、环境监测等方面都有杰出的表现。自微流控技术面世以来，以其微型化、集成化、自动化和便携化等优势越来越多地应用在细胞分析领域。基于微流控技术和免疫检测开发的微流控免疫芯片成为近年来研究热点，在肿瘤标志物检测，感染性疾病抗原和抗体检测、自身抗体检测、激素检测等领域展现出强大的发展潜力。微流控芯片技术也是 POCT 设备集成化、小型化的基础核心，高度契合 POCT 产品发展趋势，因此 POCT 成为微流控目前应用最广泛和成熟的领域。本次报告结合国内外最新研究成果，介绍了微流控技术在疾病诊断领域的一些新进展。全国卫生产业企业管理协会副会长宋海波报告题目：《IVD 活跃度、行业发展、上市企业指数 研究思路》体外诊断是众所关注的一个重要领域。它支撑了各级医疗卫生机构检验、病理、输血等工作之所需，因此其创新能力、市场和需求活要、资本要素支持信心充分与否直接影响着涉及实验医学学科建设和体外诊断的健康发展。如何评判上述要素的因果关系，如何正确科学的诠释上述要素的准确含义和定义？为此开展指数研究对实验医学体外诊意义重大。体外诊断创新、发展、上市指数即有非常重要的现实意义也有非常必要的深远意义。该研究数据丰富、精准、充分，填补了国内的空白。中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会主任委员/中国人民解放军总医院第一医学中心检验科研究员颜光涛报告题目：《医研校企联合教学 - 共建标记免疫分析未来》免疫诊断作为体外诊断市场的主流，经过了 60 多年的技术发展。标记免疫分析是免疫诊断的基本技术，是将多种标记示踪技术和高度灵敏性和医学免疫学抗原抗体反应的高度特异性相结合的分析方法。随着行业发展和技术迭代，免疫诊断技术的种类及应用场景不断增加，同时临床科室和检验科室的需求也在不断演变。在这一背景下，本报告充分解读国际国内免疫诊断市场，系统剖析免疫诊断未来发展趋势和国内免疫诊断发展所面临的挑战，以期加强“医、研、校、企”的沟通协作，推动标记免疫分析体外诊断的快速发展，构建标记免疫分析的美好未来。北京大学第一医院医学统计室主任姚晨报告题目：《体外诊断试剂临床试验设计要点》报告从统计学角度解读了 CDE 颁布的《体外诊断试剂临床试验技术指导原则》。中国科学计量院首席研究员李红梅报告题目：《心脑血管与肿瘤标志物临床检验标准化技术发展与挑战》心脑血管与肿瘤标志物标准化技术在提高疾病诊断准确性、早期发现与有效治疗等方面具有十分重要的意义。近年来，随着生物技术、分析科学与技术及医学工程学的不断进步，标志物临床检验标准化技术取得了显著进展。高准确度计量溯源技术与标准物质的研制是标准化研究的重点，其中，研究建立溯源至 SI 单位的高纯度、高稳定性大分子标志物的高端校准标准、复杂血清基质中高灵敏高选择性的定值技术方法，及被测量定义与临床检验目标物的一致性评价是标志性技术难题。本文将重点介绍心脑血管与肿瘤大分子标志物临床检验标准化技术的现状、面临的挑战以及未来展望。

聚合酶链式反应 (The polymerase chain reaction ,PCR) 彻底改变了 DNA 分析和扩增的方式。自 20 世纪 80 年代推出以来，PCR 已发展成为分子生物学中最重要的技术之一。它是一种快速、定向扩增特定 DNA 序列的方法，基于 DNA 变性、引物杂交和耐热 DNA 聚合酶合成 DNA 的原理。PCR 在科学和医学领域有着广泛的应用。在基因表达分析中，它可用于量化特定基因的表达并研究其调控。在基因分型中，PCR 能够识别基因变异并将基因型分配给特定性状或疾病。在法医 DNA 分析中，PCR 还可用于放大 DNA 的微小痕迹，并利用它们来识别嫌疑人或分析亲属关系。PCR也用于传染病的诊断。这样可以快速、准确地检测病毒或细菌等病原体，从而实现早期诊断和针对性治疗。在产前诊断中，PCR 还用于识别未出生婴儿的遗传异常或染色体疾病。PCR 基础知识PCR 由几个步骤组成。在第一步变性中，双链 DNA 通过加热分离，形成单链。当溶液冷却时，短的合成 DNA 引物特异性结合两条单链并标记要扩增的区域（退火）。在随后的延伸过程中，DNA 聚合酶与标记位点结合并沿着模板合成新的 DNA 链。该酶通过添加核苷酸（DNA 的组成部分）来激活。通过重复变性、退火和延伸步骤，复制的 DNA 片段数量可以呈指数增长。因此，经过多次PCR循环后，原始DNA序列可以被扩增成数千或数百万个拷贝。PCR 可以通过多种方式进行修改，以适应特定的应用，例如，通过使用特定的酶或标记。PCR 具有许多优点，使其成为现代分子生物学中不可或缺的工具。这里首先要提到的是高灵敏度和低材料要求。PCR 可以扩增最少量的 DNA 或 RNA，从而可以非常灵敏地检测病原体或特定序列。为此只需要少量的 DNA 或 RNA，这简化了采样和样品制备，并减少了所需起始材料的数量。通过使用与精确定义的 DNA 或 RNA 序列结合的特异性引物，PCR 可以非常具有特异性并选择性地扩增目标材料。快速获得结果；扩增过程通常可在数小时内完成。自动化 PCRPCR 的最大优势之一是其自动化能力，可以更轻松地检查大量样本并减少相关工作量。自动化 PCR 包括自动化系统和仪器执行的所有经典子步骤。所需试剂（DNA 模板、引物、DNA 聚合酶、核苷酸和缓冲溶液）的精确配量和添加是在受控环境中进行的，以最大程度地减少污染。热循环仪用于精确控制温度循环，包括变性（将 DNA 分离成单链）、退火（引物与目标 DNA 结合）和延伸（由引物合成互补 DNA 链）的步骤。 DNA 聚合酶）。现代自动化 PCR 系统可以实时检测和评估 PCR 结果。这可以使用与特定 DNA 序列反应的荧光探针或染料来完成。该系统在 PCR 过程中检测荧光信号，以确定目标 DNA 的存在和定量。使用特殊软件分析从自动 PCR 获得的数据。该软件可以解释 PCR 结果、计算扩增曲线、确定阈值以及对目标 DNA 进行定量。市场上有各种各样的自动化 PCR 仪器，每种仪器都提供不同的功能和功能。Thermo Fisher Scientific（美国沃尔瑟姆）是提供各种自动化 PCR 系统的领先供应商之一，其中包括 Veriti Dx 96 孔热循环仪以及 Applied Biosystems QuantStudio 3 和 5 实时 PCR 系统。这些系统具有从实时 PCR 到数字 PCR 的各种功能，可用于研究实验室和临床环境。Bio-Rad（美国赫拉克勒斯）也是著名的实验室仪器制造商，提供自动化 PCR 系统，例如 CFX Opus 实时 PCR 检测系统和 QX200 微滴式数字 PCR 系统。除此之外，这些系统能够实时或以数字液滴格式进行精确的 DNA 扩增和检测。Roche Diagnostics（瑞士巴塞尔）提供用于实时 PCR 的 LightCycler 仪器。这些仪器可快速扩增和检测 DNA 序列，广泛应用于分子诊断。Illumina（美国圣地亚哥）是新一代测序 (NGS) 领域的领先公司，其产品组合中拥有自动化 PCR 系统。MiseqDx 仪器是一款自动测序仪，可在一个集成系统中实现基于 PCR 的扩增和 DNA 测序。为了进一步提高自动化程度，可以通过提取、清洗和选择性片段化来制备 DNA。Maxwell 仪器（Promega，麦迪逊，美国）等适合此目的，因为它能够自动提取和纯化可用于 PCR 的核酸。QIAcube 自动化系统（Quiagen，希尔登，德国）还可以自动纯化 DNA 样品。还有许多其他制造商提供自动化 PCR 系统。该领域的市场正在迅速发展。因此，在选择系统时，建议考虑具体要求、所需功能以及与计划应用程序的兼容性。自动化 PCR 系统应具有几个重要特性，以实现高效可靠的 PCR 结果。这首先包括精确的温度控制。它对于正确实施 PCR 各个步骤（变性、退火和延伸）至关重要。该系统应提供对温度循环的精确控制并保持严格的耐受温度范围。自动化 PCR 系统必须提供可靠的检测技术来测量 PCR 结果。这可以通过荧光探针、染料或其他检测方法来实现。检测的高灵敏度、特异性和重现性对于准确的 PCR 结果至关重要。质量保证和污染控制机制还应结合起来，以确保结果的准确性和可靠性。这可以通过使用阴性对照、自动移液、封闭反应管或其他方式来实现。其他要求包括灵活性和适应性。该系统应支持不同的 PCR 格式（例如实时 PCR、数字 PCR 或等温 PCR），并提供设置和定制不同 PCR 反应和方案的可能性。根据应用，必须保证与常用试剂和耗材的适当兼容性。与不同 PCR 试剂盒制造商和试剂的兼容性是能够使用各种测定和方案的优势。自动化 PCR 系统还应该具有可扩展性，以适应 PCR 反应的通量以满足要求。它们应该提供并行处理大量样品以实现高通量的可能性。用户友好的软件具有直观的用户界面，是易于操作的标准配置。该软件应该能够对 PCR 方案进行编程、监测反应进度并分析数据。通常内置用于量化、阈值和分析扩增曲线的强大数据分析功能。与手动实施相比，自动 PCR 具有多种优势。通过使用热循环仪和 PCR 机器人等自动化系统可以提高 PCR 的准确性和重现性。温度循环的精确控制和试剂的准确剂量可以提高效率并减少错误和污染。此外，自动化允许同时进行多个 PCR 反应，从而节省大量时间。自动化还可以实现复杂的 PCR 方案，例如多重 PCR [1] 和巢式 PCR [2]，广泛应用于研究和诊断。图 1：自动 PCRPCR 技术的最新发展 尽管 PCR 是分子生物学中的一项成熟技术，但它仍在不断得到进一步发展，以提高效率、灵敏度和应用领域。与经典 PCR 相比，等温 PCR 保持恒定温度，这使得过程更容易、更快 [3]。环介导等温扩增 (LAMP) 等等温 PCR 技术无需热循环仪即可扩增 DNA。这些方法用于快速诊断传染病和遗传性疾病。此外，数字PCR（dPCR）的发展进一步扩大了PCR的可能性[4]。DNA 不是在单个反应中扩增，而是被分解为数千或数百万个单独的反应。对结果进行统计分析可以精确确定 DNA 拷贝的绝对数量。dPCR 可用于检测癌症中的微小残留病、测定基因拷贝数以及准确测定病毒载量等应用。数字液滴 PCR (ddPCR) 是数字 PCR 的一种变体，其中 PCR 反应分为数千或数百万个水滴 [5]。每个液滴都含有一个或几个 DNA 拷贝。通过分析阳性和阴性液滴可以精确确定DNA拷贝的绝对数量。ddPCR 具有高灵敏度、精确度和重现性，可用于非侵入性产前诊断和癌症液体活检等应用。小型便携式 PCR 系统的开发使得 PCR 可以在实验室外使用。即时 PCR 设备用于医疗诊断，特别是在偏远地区或快速诊断传染病。这些系统易于使用，不需要复杂的基础设施，并能在短时间内提供可靠的结果。PCR 和 NGS 技术的结合彻底改变了 DNA 测序 [6]。通过使用基于PCR的方法，例如测序前的PCR扩增，可以有针对性地扩增和分析特定的DNA序列。这样可以识别突变、遗传变异，并对 DNA 序列进行详细研究。参考文献[1] Hasan, M. R., Kalikiri, M. K. R., Mirza, F. (2021). Real-Time SARS-CoV-2 Genotyping by High-Throughput Multiplex PCR Reveals the Epidemiology of the Variants of Concern in Qatar. International Journal of Infectiuos Diseases. 112, pp. 52-54. DOI: 10.1016/j.ijid.2021.09.006.[2] Green, M.R. (2019). Nested Polymerase Chain Reaction (PCR). Cold Spring Harbor Protocols. DOI:10.1101/pdb.prot095182.[3] Asielle, P. J., Baeumer, A. J. (2012). Miniaturized isothermal nucleic acid amplification, a review. Lab Chip, 11, pp. 1420-1430, DOI:10.1039/C0LC00666A.[4] Morley, A.A. (2014). Digital PCR: A brief history, Biomolecular Detection and Quantification, 1(1), pp. 1-2, DOI: 10.1016/j.procbio.2012.11.007.[5] Kojabad, A. A., Farzanepour, M. Galeh, H. E. G. et al. (2021). Droplet digital PCR for viral DNA/RNA, current progress, challenges, and future perspectives. Journal of Medical Virology, DOI: 10.1016/j.bdq.2014.06.001.[6] Ladetto, M., Brüggemann, M., Monitillo, L. et al. (2013). Next-generation sequencing and real-time quantitative PCR for minimal residual disease detection in B-cell disorders, Leukemia, 28, 1299-1307, DOI: 10.1038/leu.2013.375.关于作者Kerstin ThurowCenter for Life Science Automation, Universität Rostock, Rostock, DeutschlandRostock, Germany教授、博士、工程师。于 1995 年在慕尼黑路德维希马克西米利安大学获得博士学位。1999 年，她取得了测量与控制工程的资格。同年，她被任命为罗斯托克大学工程学院“实验室自动化”教授。自 2004 年以来，她一直担任罗斯托克大学“自动化技术/生命科学自动化”系主任，并担任罗斯托克大学生命科学自动化中心主任。她的研究主题包括生命科学过程的自动化、机器人技术、移动机器人技术以及系统集成和系统工程。原文：Automation of Polymerase Chain Reaction (PCR)，Wiley Analytical Science newsletter，8 February 2024供稿：符 斌

光化学过程是地球上普遍、量重要的过程之一，绿色植物的光合作用，动物的视觉。涂料与高分子材料的光致变性，以及照相、光刻、有机化学反应的光催化等，无不与光化学过程有关。近年来得到广泛重视的同位素与相似元素的光致分离、光控功能体系的合成与应用等，更体现了光化学是一个活跃的领域。光化学反应与一般热化学反应相比有许多不同之处，主要表现在：加热使分子活化时，体系中分子能量的分布服从玻耳兹曼分布；而分子受到光激活时，原则上可以做到选择性激发。体系中分子能量的分布属于非平衡分布。所以光化学反应仪的途径与产物往往和基态热化学反应不同。 光化学研究反应机理的常用实验方法，除示踪原子标记法外，在光化学中早采用的猝灭法仍是有效的一种方法。这种方法是通过被激发分子所发荧光，被其他分子猝灭的动力学测定来研究光化学反应机理的。它可以用来测定分子处于电子激发态时的酸性、分子双聚化的反应速率和能量的长程传递速率。由于吸收给定波长的光子往往是分子中某个基团的性质，所以光化学提供了使分子中某特定位置发生反应的手段，对于那些热化学反应缺乏选择性或反应物可能被破坏的体系更为可贵。光化学反应的另一特点是用光子为试剂。 光化学的初级过程是分子吸收光子使电子激发，分子由基态提升到激发态。分子中的电子状态、振动与转动状态都是量子化的，即相邻状态间的能量变化是不连续的。因此分子激发时的初始状态与终止状态不同时，所要求的光子能量也是不同的，而且要求二者的能量值尽可能匹配。光物理过程可分为辐射弛豫过程和非辐射弛豫过程。辐射弛豫过程是指将整体或部分多余的能量以辐射能的形式耗散掉，分子回到基态的过程，如发射荧光或磷光；非辐射弛豫过程是指多余的能量整体以热的形式耗散掉，分子回到基态的过程。 决定一个光化学反应仪的真正途径往往需要建立若干个对应于不同机理的假想模型。找出各模型体系与浓度、光强及其他有关参量间的动力学方程，然后考察实验结果的相符合程度，以决定哪一个是可能的反应途径。一旦被反应物吸收后，不会在体系中留下其他新的杂质，因而可以看成是“纯”的试剂。

第二十届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA 2023) 将于2023年9月6-8日在北京 中国国际展览中心(顺义馆)召开。作为中国分析与生化技术交流与展示的“峰会”，BCEIA2023将营造浓郁的学术会展氛围，同期举办大会报告、分会报告、高峰论坛、同期会议、墙报展等精彩学术活动，面向世界科技最前沿，邀请国内外顶尖学者分享最具前瞻性的研究进展。2023年9月7-8日，BCEIA2023学术报告会——标记免疫分析分会将在学术会议区E-301会议室举行，聚焦“创新融合，精准诊断”主题，围绕精准诊断新检测技术、新检验指标临床验证转化、检验质量控制、检验参考物质及溯源等几个专题方向，邀请到19位国内检验医学领域资深科学家及青年才俊带来精彩报告。召集人简介颜光涛，研究员、教授、博导。现任解放军总医院第一医学中心医学检验科研究员。已从事生化教学及科研工作30余年，研究方向为标记免疫分析技术、创伤后多器官衰竭的发病机理及神经系统损伤保护。发表SCI收录论著28篇，总影响因子81.7，单篇论文最高影响因子9.398， Medline 收录论文27篇，国内核心期刊发表论文210余篇。近年来承担国家和军队级课题5项，课题经费260余万元，获国家发明专利4项, 军队科技进步二等奖3项(排名第一)。获2O2O年中国分析测试协会特等奖和北京市科技进步二等奖各一项。曾获总后勤部“科技新星”，国务院政府特殊津贴，解放军总医院首届杰出青年基金奖以及首届研究型人材等荣誉。现任中国分析测试协会常务理事，标记免疫分析专业委员会主任委员，全国卫生产业企业管理协会检验分会副会长。特邀报告人报告摘要自身免疫病（AID）实验诊断技术与疾病本身或疾病的临床表型显著相关，有助于疾病的筛查和早期诊断、病情评估、预后、预警和治疗决策。近年来，AID新的免疫分子、特种蛋白、自身抗体、免疫细胞等检验新项目不断临床应用，AID药物基因组学、免疫治疗伴随诊断项目不断丰富；AID实验室诊断技术向自动化、高通量、信息化、智能化方向不断发展，为疾病的实验室诊断提供了重要平台支持。专家简介北京协和医院研究员，教授，博士/博士后研究生导师。北京协和医院检验科副主任。主要从事自身免疫病发病机制及实验诊断技术临床应用等研究工作。现任中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会副主任委员、中国研究型医院学会检验专业委员会副主任委员、中华医学会检验学分会委员、中国免疫学会自身免疫病分会常委、中国医师协会检验医师分会常委、中国装备协会检验分会常委、等，现任《中华检验医学杂志》等10 余种核心期刊编委、特邀编委等。以课题负责人承担国家自然科学基金项目8项、国家重点研发计划重点专项1项（首席专家）等，获发明专利16项。以第一作者或通讯作者在NEJM、Nat Genet、Ann Rheum Dis、Arthritis Rheumatol、STTT、ACS central sci等国际著名学术期刊发表SCI 论文150余篇。以第一完成人获中华医学会中华医学科技奖、北京市科技术奖、中国医疗保健促进会华夏医学科技奖等奖励。报告摘要当前，肿瘤免疫治疗逐步发展成为继手术、化疗、放疗之后的新辅助治疗手段。目前肿瘤免疫治疗相关的生物标志物主要是基于肿瘤组织微环境的的指标，由于组取材的限制，不容易实现动态监测，使得临床对免疫检查点抑制剂的疗效判断存在一定的局限性。为此，从外周血确定指标来动态监测免疫治疗前后肿瘤免疫应答是否有效启动，则更有益于对患者治疗方案的调整和预后预测。本讲座将和大家分享免疫检查点抑制剂疗效相关的实验室指标及其应用现状和挑战。专家简介崔巍，中国医学科学院肿瘤医院检验科主任，研究员，博士研究生导师。研究方向：肿瘤分子标志物的实验诊断研究。现任中华医学会检验分会侯任主任委员，中华检验医学杂志副总编辑，北京医师协会检验医师（技师）专业委员会会长，国际实验血液学学会细胞分析和流式委员会委员（ISLH Cellular Analysis & Flow Cytometry Committee）， APFCB教育委员会主席，IFCC EMD 临床实验室管理委员会通讯委员等。报告摘要作为常规生化免疫检测的有力补充，液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）在临床实验室发挥着日益重要的作用。LC-MS/MS具有灵敏度高、特异性强、同时准确定量多种化合物的优势，可解决传统生化免疫方法无法检测或者定量不准的问题，大大弥补了常规生化和免疫检测方法学上存在的不足，可更好地助力临床精准诊断和治疗。LC-MS/MS可用于检测氨基酸、酰基肉碱、有机酸、维生素、神经酰胺及其体内代谢产物等多种小分子物质，具有极其重要的临床应用价值。目前，我们检验科拥有国内领先的液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）检测平台，已开展多项临床小分子检测项目，包括儿茶酚胺及其代谢物测定、脂溶性维生素检测、类固醇激素检测、血代谢筛查等，为嗜铬细胞瘤、遗传代谢病、性腺发育异常等疑难疾病的诊疗提供了重要依据。专家简介王辉，教授、研究员、博士生导师，北京大学医学部医学检验学系主任、北京大学人民医院检验科主任；担任中国医疗保健国际交流促进会临床微生物分会主任委员、中华医学会检验分会常委、中华医学会微生物学与免疫学分会常务委员等，担任多个国际期刊高级编辑、编辑等。主持国家及省部级课题20多项，包括科技部重点研发计划、国家杰青、重大项目、国自然耐药专项等。发表论文300多篇，参与制定3项国际标准和1项亚太指南，主持专家共识和指南10多项，牵头制定行业标准3项。曾获国家科技进步奖、中华医学科技进步奖、华夏医学科技进步奖，2023年获得第十届“国家卫生健康突出贡献中青年专家”（国家突贡专家）。报告摘要本研究团队通过临床实验研究，对原发性肝癌血清学标志物异常凝血酶原(PIVKA-II)、甲胎蛋白(AFP)和高敏甲胎蛋白异质体比率（hs-AFP-L3%）单独及联合监测在原发性肝癌诊断及疗效监测中的临床应用价值进行了研究评估，并对三种标志物各自的优势和特点进行了比较分析，特此分享。专家简介医学博士、教授、博士生导师，青岛大学附属医院检验科名誉主任。兼任中国分析测试协会标记免疫分析学会副主任委员, 中国免疫学会临床免疫分会委员，山东省医学会检验医学分会副主任委员，青岛市医学会检验分会主任委员，《医学检验与临床》副主编，《中华检验医学杂志》、《临床检验杂志》等学术期刊的编委。荣获“山东省卫生系统中青年重点科技人才”，“青岛市第五届岛城巾帼十杰”， “青岛市专业技术拔尖人才”等荣誉称号。报告摘要近年来，过敏性疾病发病率逐年上升，严重影响人们的健康和生活质量，已成为重大的公共卫生问题。过敏原体外检测是过敏性疾病诊断、治疗及患者生活指导的重要依据。本讲座将介绍过敏原体外诊断现状及发展趋势，并解答临床应用中的常见问题。专家简介闫存玲 北京大学第一医院检验科副主任学术兼职北京医学会检验医学分会委员兼秘书北京医师协会检验专科医师分会理事兼肿瘤实验诊断学组副组长中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会常委兼临床评价学组副组长中国中西医结合学会检验医学专业委员会肿瘤分子诊断专家委员会副主任委员CNAS医学实验室技术评审员《中华检验医学杂志》和《检验医学与临床》杂志审稿专家全国卫生人才评价领域专家等。报告摘要背景凋亡相关斑点样蛋白（ASC）是一种具有前景的脑卒中生物标志物。然而，人血清ASC大规模的病例对照研究尚未被报道。此外，院前血清ASC浓度的诊断价值和实用性仍然未知。方法选取668例神经内科急诊的脑卒中患者（463例缺血性脑卒中（IS）和205例出血性脑卒中（HS））以及423例同期表观健康人为对照组。使用自动化学发光免疫测定法测定血清ASC浓度，探索血清ASC浓度与脑卒中类型、严重程度和发病时间的关系。结果与对照组相比，脑卒中患者的ASC水平明显升高（p0.001）。HS患者的ASC浓度高于IS患者（p0.05）。随着ASC浓度的增加，中重型脑卒中患者的比例增加。在超急性期，诊断脑卒中的受试者工作特征曲线下面积（AUC）为0.777；对于发病≤3h的蛛网膜下腔出血（SAH）患者，血清ASC的AUC值可达到0.822。结论本次是ASC的首次大样本研究，血清ASC水平在不同脑卒中类型或严重程度间存在显著统计学差异，且血清ASC检测可提高院前脑卒中的诊断水平，证明其是一个有价值的脑卒中生物学标志物。专家简介临床检验诊断学博士，教授，博士（博士后）研究生导师，首都医科大学附属北京天坛医院实验诊断中心主任；国家药品监督管理局体外诊断试剂质量控制重点实验室主任；北京市免疫试剂临床工程技术研究中心主任；“十四五” 国家重点研发计划首席科学家；北京市首批公共卫生高层次人才（学科带头人）；北京市医院管理中心“登峰计划” ；首都劳动奖章获得者；中华医学会检验医学分会委员，中国生物医学工程学会医学检验工程分会主任委员，北京市住院医师规范化培训检验专业主任委员，北京医学会检验医学分会副主任委员等，主持“十四五” 国家重点研发计划等课题20余项，主编书籍10余部，获得国家发明专利5项。报告摘要新冠疫情使得人们对传染病有了新的认识，新发突发传染性疾病也不断出现。在应对新发突发传染性疾病中临床检验能力有了大幅提升，本讲座围绕新发突发传染性疾病对于临床检验能力建设的导引作用进行探讨。专家简介王雅杰，主任医师、教授、博士生导师首都医科大学附属北京地坛医院检验科主任，美国波士顿大学访问学者。第一作者或通讯作者文章142篇，其中SCI文章33篇（IF：171.527），第1发明人授权专利23项，软件著作权7项，获第13届北京发明创新大赛铜奖。参编论著24部。获省级奖励3项，获2021年北京市科技奖二等奖。主持国家重点研发计划（战略性国际科技创新合作重点专项）、国自然面上、市自然、出国留学人员择优资助项目等三十余项课题。入选国之名医、白求恩式好医生、⽩求恩式检验⼈、北京市科技新星、首届北京市公共卫生高层次人才学科带头人、首届北京医学会优秀中青年医师和北京市215工程等。所在科室获批2021年国家临床重点专科，入选首届白求恩式检验科。担任北京医学会检验学分会副主任委员，中华医学会检验分会生化学组委员，首都医科大学临床检验诊断学系副主任，CNAS实验室评审员，全国研究生教育评估监测专家库专家, 国家卫生健康委能力建设和继续教育检验医学专家委员会成员，中国研究型医院学会生物标志物专业委员会副主任委员及青委会主任委员，白求恩精神研究会检验医学分会理事会副会长及感染性疾病检验与临床专业委员会主任委员，中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会秘书长，中国初级卫生保健基金会病原检测专业委员会常务委员、北京市卫健委新冠肺炎聚集性疫情防控常备工作队医疗专家组成员等。报告摘要细胞-SELEX技术是以细胞为靶标的快速体外筛选/进化技术，筛选获得的核酸适体可用于疾病的分子诊疗，亦可发现新的生物标志物或分子事件。我们基于分子身份证标记策略建立了高效、高成功率的单轮核酸适体筛选新技术，目前已成功完成卵巢癌、胃癌、结直肠癌、骨髓瘤MRD细胞及小鼠神经细胞等不同靶标的核酸适体筛选。利用筛选获得的系列核酸适体组合初步实现人脸识别式的细胞分子分型 利用核酸适体富集文库直接实现核酸适体靶标的鉴定与标志物发现。筛选获得的核酸适体亦可直接用于潜在标志物的发现与液体活检，实现分子诊断：1)利用碱性磷酸酶异源二聚体核酸适体实现了结直肠癌患者血液样本中循环肿瘤相关物质的高灵敏度的检测，结果表明在癌症患者(39例)和健康个体(50例)中存在显著性差异(p0.0001)，通过ROC分析，AUC值为0.93，说明PLAP-IAP碱性磷酸酶异源二聚体是结直肠癌潜在的生物标志物 2)利用两个核酸适体组合实现结直肠癌患者(80 例)和健康个体(23例)血液外泌体的检测，AUC值为0.98，敏感度与特异性都达95%，可望用于结直肠癌的早期筛查与预后监控。专家简介邴涛，中科院医学所特聘研究员，浙江省卫健委创新人才项目培养对象。2010年博士毕业于中国科学院化学研究所，2014年美国加州大学河滨分校博士后(公派)，2010-2012年任中国科学院研究生院学位办学科建设主管，2012-2021年任中国科学院化学研究所助研、副研，2021年8月加入中科院医学所。主要研究方向为核酸适体与分子诊疗学研究。在Adv. Sci.，JACS，Anal. Chem.等国内外学术期刊发表学术论文50余篇，其中第一作者(含共同)或共同通讯论文20余篇，总引用2000余次 申请国内专利20项(授权10项)，其中PCT专利2项，美国专利1项 2013与2017年度分别荣获中国分析测试协会科学技术奖一等奖、二等奖。先后主持国家自然科学基金青年项目1项、面上项目2项，参与基金委重大项目1项、重点项目2项。报告摘要临床标本中微量蛋白的检测意义重大，临床实验室用于人体的体液样本中蛋白含量检测的自动化检测平台主要有三种类型，分别是生化分析仪（检测范围从g/L到mg/L）、特定蛋白仪（检测范围mg/L为主）和化学发光仪（检测范围从μg/L到ng/L）。研发一种基于生化分析仪的胶乳免疫比浊试剂，用于检测体液中的mg/L级微量蛋白。该技术突破了传统技术只能使用一到两种胶乳纳米颗粒的技术限制，增加到3种纳米级胶乳纳米颗粒，将生化分析仪对微量蛋白的检测灵敏度提升到mg/L级。最先应用于尿液微量蛋白的生化分析仪平台检测，相对特定蛋白仪具有更高的灵敏度，更快的检测速度和更低的成本。小颗粒提升线性范围，大颗粒提升灵敏度，同时解决多颗粒分散不均匀、试剂稳定性不足、试剂灵敏度不够、免疫干扰问题严重、抗原过剩（高浓度标本导致漏检）等一系列问题。此技术若能够广泛应用于基层医疗机构的生化分析仪上，可以解决危重症病人早期预警问题，将更利于基层医疗机构在全民健康政策中发挥重要作用。专家简介医学博士 主任医师，教授，博士生导师。首都医科大学附属北京同仁医院检验科主任，美国德州大学安德森肿瘤中心访问学者。研究方向是生物标志物的筛选应用、实验室管理和方法标准化。发表中英文论文120余篇，主持参与多项国家、省部级课题，主编和副主编多部书籍，国家发明专利4项。主持和参与国家标准和行业标准制定16余项。主要社会兼职：TC212/WG1成员，CNAS评定委员会委员，CNAS医学实验室主任评审员，中华医学会检验分会临床生化学组委员，首都医科大学临床检验诊断学系副主委，中国分析测试协会标记分析委员会副主委，白求恩精神研究会检验分会副主委，TC136委员，中国医院协会临床检验委员，北京中西医学会检验分会副主委，北京内分泌代谢病检验分会副主委，国家药监局审评中心专家，国家医疗鉴定委员会委员等。《Annals of medicine》IF5.348临床检验副主编，《中华医学杂志》、《中华检验医学杂志》和《中华预防医学杂志》编委或审稿专家等。报告摘要作为临床医疗的重要支撑，检验医学实验室的自动化、智能化、标准化管理应该会成为实现智慧医疗高质高效以及可持续发展不可或缺的一个重要部分。报告就检验自动化应用、智能化思考以及标准化建设作一介绍。专家简介高艳红 解放军总医院第一医学中心检验科副主任，医学博士，硕士生导师，国家公派访问学者。现任国家自然基金委员会通讯评审专家、中国医疗器械行业协会医用质谱创新发展分会秘书长、全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会委员、中国分析测试学会标记免疫分析技术专业委员会常务委员等职。先后承担并参与国家重点研发计划课题、国家自然科学基金青年基金资助课题、国家高技术研究发展计划（863）课题等多项课题研究。发表国内外学术论文80余篇，副主编专著1部，参编专著3部。获得国家科技进步二等奖1项、省部级一等奖1项、二等奖3项、院科技成果二等奖和教学成果三等奖各1项。近年来主要致力于临床生化检验的信息化、自动化管理和心脑血管、肿瘤等重大疾病的实验室早期预警与诊断。报告摘要随着国家“精准医学”战略的推进，开展临床心血管疾病分子遗传学检测，指导临床精准诊疗已势在必行。国际上已发布多个专家共识，强调基因检测在遗传性心血管疾病（如心肌病、心律失常、主动脉疾病等）早期诊断、家系成员筛查及生育指导等方面具有重要意义。阜外医院实验诊断中心在遗传性心血管疾病致病基因检测和机制研究方面积累了丰富的经验，在本次讲座中周洲教授将与大家做深入交流与探讨。专家简介周洲，美国贝勒医学院心血管科学博士，国家高层次人才入选者。现任国家心血管病中心/中国医学科学院阜外医院，实验诊断中心主任，“心血管疾病分子诊断北京市重点实验室”主任。主要学术任职为：中国研究型医院学会血栓与止血分会主任委员，中国医师协会检验医师分会心血管专业委员会主任委员，中华医学会医学遗传学分会青年委员会副主任委员，中国医学装备协会现场快速检测（POCT）装备技术分会副会长，北京精准医学学会副理事长，中国医师协会医学遗传医师分会常委。周洲教授主要研究方向为遗传性心血管疾病的分子机制研究及基因诊断方法开发。作为第一或通讯作者在权威期刊Circulation、Circulation Research等发表论文60余篇，在美国血液学年会等国际学术会议作特邀报告10余次，获得第23届国际血栓与止血会议青年科学家主席奖。主持并承担国家自然基金项目以及省部级10余个基金项目。报告摘要cfDNA极具价值的肿瘤分子标记物,与癌症发展密切相关，cfDNA检测的三种应用型——突变组、片段组、修饰组，各有应用的场景及优缺点；本报告分析了最新的cfDNA常见检测技术的早筛性能、大规模前瞻性（RCT）早筛试验对分子检测早筛性能的验证、及分子检测在泛癌种筛查中的应用前景。专家简介张凯，肿瘤外科主任医师，中国医学科学院肿瘤医院防癌科副主任。从事肿瘤临床工作29年，近年来致力于癌症早筛工作。第七届（2023）“荣耀医者”科普宣传奖获得者。主编国内第一部《防癌体检规范专家共识》，曾担任国家重大公卫公卫专项“城市癌症早诊早治项目”项目组副组长，现任北京健康管理协会-肿瘤筛查与早诊分会主任委员、国家健康体检与管理质控中心专家委员会委员、中国医药教育协会数字疗法工作委员会副主任委员。报告摘要Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths in China and other countries.The early diagnosis of lung cancer is crucial, especially in screening high-risk populations. The current diagnosis of lung cancer includes different types of imaging but these techniques can still not detect for early lung cancer specifically.The advantages and disadvantages of potential marker including ctDNA，tumor markers pannel and CTC used in diagnosing lung cancer were described.全球范围内，肺癌是癌症相关死亡最高的瘤种。高危人群肺癌的早期筛查和诊断非常重要。影像学（低剂量螺旋CT）是肺癌筛查的重要手段，但对于早期肺癌检测的特异性低。本讲座介绍了循环血肿瘤DNA和循环血稀有多倍体肿瘤细胞对于肺癌早诊的优缺点。专家简介Xu Guobin 徐国宾Director of Clinical Laboratory of Peking University Cancer Hospital北京大学肿瘤医院检验科主任Committee Member of Lab Med Sci Association of CMA中华医学会检验分会委员Academic Comsultant of editorial board of Chinese Journal of Laboratory Medicine中华检验医学杂志编辑委员会顾问Deputy editor of Lab Med Channel of Medical Reference医学参考报检验医学专刊副主编报告摘要由于基因多态性，药物治疗反应存在个体差异。针对药物代谢与毒副作用相关基因进行分子检测，能够指导临床精准用药、预测药物不良反应的发生以及推进新药研发与应用。本篇报告介绍了相关药物基因分子检测研究进展，并结合实际案例对临床应用进行深入解读和分析建议。专家简介现任北京大学第三医院检验科主任，博士研究生导师。主要研究自身免疫疾病发病机制及实验诊断技术临床应用。作为课题负责人承担国家自然科学基金项目3项，国家科技部子项目2项，北京市科技计划1项等多项课题，先后发表论文80余篇，获发明专利4项。报告摘要在临床工作中，液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）是血清雄激素检测的首选方法和金标准。本报告将以近期发表的《多囊卵巢综合征雄激素质谱检测专家共识》为基础，结合其他已发表的临床和实验室证据，汇报 LC-MS/MS雄激素检测在女性多囊卵巢综合征、男性性腺功能减退、儿童性早熟评估等疾病诊断中的临床需求和优势。专家简介曹正，主任技师，教授，博士生导师，首都医科大学附属北京妇产医院临床质谱检验中心主任、检验科副主任。美国马里兰大学帕克分校生物化学博士，美国国立卫生研究院博士后，美国休斯敦卫理公会医院检验住院医师，并取得美国临床化学医师执照。先后主持国家级、省部级等课题十余项，近5年以第一及通讯作者发表SCI论文30余篇。主要社会任职：中国优生优育协会检验医学专委会主任委员，首都医科大学临床检验诊断学系青年委员会副主任委员，北京市临床检验中心临床质谱规范化应用专家委员会副主任委员等。报告摘要主要介绍液相色谱串联质谱技术在临床的应用优势，此外面对优势应该认识其检测中的局限性。专家简介禹松林，副研究员，中国医学科学院北京协和医院检验科质谱与特检组组长。 主要从事液相色谱串联质谱方法的建立及临床应用；主持建立多个临床常用指标质谱检测方法。主持国家自然科学基金青年项目、北京市自然基金面上项目、国家重点研发计划子课题各1项，授权国家发明专利4项，以第一或通讯作者在《Clinical Chemistry》《Analytical Chemistry》等发表文章，以第一及共同第一作者发表SCI及核心论著四十余篇。获北京市科技进步二等奖（2/9），中国计量测试学会科学技术进步二等奖（4/8）。国家卫生健康委人口文化发展中心“精准医疗健康科普项目”专家委员会副秘书长全国卫生产业企业管理协会实验医学（临床质谱）第一届专家委员会常委兼秘书报告摘要不同于人们熟知的特异性IgE抗体介导的急性过敏反应，特异性IgG4（sIgG4）抗体介导是慢性食物过敏，通常在持续食用敏感食物一段时间后才可能临床症状。慢性食物过敏在进程初期，呈现轻微的症状或亚健康状况，患者往往不自知，随着敏感食物摄入的越来越多，会逐步出现明显的临床症状。慢性食物过敏的患者不仅会受到食物过敏的困扰，还可能因长期受到炎症影响，诱发自身免疫性、神经系统性等疾病出现。例如新型非IgE介导食物过敏—嗜酸性细胞食管炎（EoE），肠易激综合征（IBS）、炎症性肠病（IBD）等免疫性/炎症性胃肠道疾病，孤独症（ASD）等发育障碍问题和各类慢性疼痛问题都和慢性食物过敏存在一定的相关性，根据食物特异性IgG4抗体指导食物干预可作为一种辅助疗法，可以改善患者的生活质量和症状。专家简介田敬华，主任检验师，医学硕士，副教授。专长：病原微生物检验与个性化药物基因检测、过敏性疾病检验等。社会兼职：中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会常务委员、中国中西医结合学会检验医学专业委员会委员、中国医疗保健国际交流促进会委员、卫生检验与检疫专业技术委员会委员等。报告摘要细胞外囊泡（Extracellular Vesicle, EV）是直径为30-200纳米的膜囊泡（又叫外泌体），携带来源细胞的脂质、蛋白、核酸等生物信息，每毫升血里大概有108-1011个细胞外囊泡，是重要的液体活检生物标志物，外泌体诊断技术的临床应用潜力巨大，但是如何高效的分离提纯外泌体、如何建立标准物质和标准方法、如何验证外泌体诊断的不可替代的临床价值仍然具有巨大的挑战。专家简介杨延莲，博士，国家纳米科学中心研究员。主要研究兴趣包括：液体活检纳米技术、多肽组装结构及其调控、纳米表征方法等。主持和参与多项国家级研究项目，如国家重大科学研究计划课题、国家重点研发专项课题等。在Chem. Soc. Rev., Nat. Comm., PNAS, Adv. Mater., Adv. Sci., JACS., Angew., Nano Lett., ACS Nano等知名学术期刊发表论文200余篇，他引近9000余次，H因子47，授权专利近20项。学术兼职：中国化学会高级会员及纳米化学专委会委员，中国生物物理学会纳米生物学分会委员，中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员、中国生物医学工程学会医学检验工程分会委员、北京医学检验学会理事，北京生物医学工程学会理事，中国分析测试协会标记免疫分委员会常委，中国材料与试验团体标准委员会科学试验领域委员会（CSTM/FC98）委员，《生物化学与生物物理进展》副主编，《科学通报》编委。2020年获得北京市三八红旗奖章。报告摘要分子诊断在肿瘤的早期诊断、药物筛选、预后及疗效评判中发挥着越来越重要的作用。本次演讲主要从临床实验室角度就肠癌、宫颈癌的早诊筛查和EB病毒感染的实验室检测在肿瘤早诊筛查中的应用情况和存在的问题进行讨论。专家简介北京王府中西医结合医院检验科主任,主任医师、医学博士、博士后，研究生导师。从事临床检验诊断学医、教、研工作36年，对临床实验室管理，临床微生物和免疫学检验、临床分子诊断有丰富的经验和较深入的研究。先后获军队和地方科技进步5项，获国家发明专利5项。先后主持完成中国博士后基金、国家自然科学基金、“863”科技反恐专项、北京市自然科学基金等多个项目。在国内外重要期刊发表论文100多篇。以上报告内容由BCEIA2023组委会提供欢迎扫码报名参加BCEIA2023

本篇承接上文。《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（上）》（点击查看）。《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（中）》（点击查看）。2.4 探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响荧光蛋白可以作为报告物来评估细胞的表型特征，也可以作为条形码来标记具有特定基因型的菌株。再加上生物反应器阵列的自动细胞仪，这种能力扩展了可能的实验范围：在动态控制环境中的多重菌株特性和竞争（图 4a）。事实上，一些荧光蛋白可用于基因分型，其他可用于表型分型。然后，自动细胞仪（包括原始数据分析）将提供关于不同菌株之间竞争动态和每个菌株的细胞状态分布动态的定量信息。根据实验的目标，这些丰富的信息可以反馈给实验控制，以适应每个反应器的环境参数。作为可以进行此类实验的概念的第一个证明，作者开始探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响（图 4b，左上角）。微生物群落中的不同物种根据其代谢多样性或专业性有不同的营养需求，因此它们的适合性不仅取决于外部环境因素，还取决于群落本身通过营养物质消耗、代谢物释放和其他细胞间耦合。与分批竞争分析相反，连续培养允许控制这些因素。例如，在恒浊器培养基中，营养素的可用性取决于营养素供应（即输入介质中的营养素水平）和细胞的营养素消耗（主要取决于 OD 设定值）。作者使用组氨酸营养不良作为营养缺乏的模型：对于 his3 突变细胞，组氨酸是一种必需的营养素。通过将 his3 突变细胞与野生型细胞在不同 OD 设定值和喂养介质中不同组氨酸浓度下进行竞争，可以测量营养缺乏如何影响适应性（图 4b，右上角）。在这两个菌株中使用应激报告子也可以了解营养缺乏情况下适应性和细胞压力之间的关系。作者将重点放在未折叠蛋白反应 （UPR）应激上，以研究营养应激是否会导致其他事先无关的应激类型，这将表明细胞生理学中的全局耦合。组氨酸浓度为 4µM 时，在考虑的 OD 设定值（0.1-0.8）范围内，his3 突变细胞被野生型细胞强烈竞争（图 4b，左下角）。当浓度为 20µM 时，情况不再如此。在这种浓度下，野生型细胞的生长速度优势在 OD 设定值 0.6 以下接近零（剩余组氨酸足以使 his3 突变细胞正常生长），在最大 OD 设定点 0.8 时超过 0.2 h −1（剩余组胺过低，限制了 his3 突变体细胞的生长）。因此，对于这种营养供应水平，细胞的营养消耗水平对 his3 突变细胞的适应性有很大影响。4µM 到 20µM 之间 的这种定性变化与组氨酸的单个高亲和力转运体 HIP1 的 Km 常数报告值 17µM 高度一致。此外，因为组氨酸浓度为 4µM 的野生型和突变型细胞之间的生长速度差异接近甚至超过野生型细胞通常观察到的生长速度（在 0.3 到 0.45 h −1之间， 取决于 OD 设定值），作者得出结论，突变细胞在这些条件下完全生长。UPR 数据显示，在组氨酸浓度为 20µM 的所有 OD 设定点上，突变细胞和野生型细胞之间几乎没有差异，但在组氨酸含量为 4µM 时，突变细胞中的 UPR 反应明显激活 （图 4b，右下角）。因此，看似相似的生长表型（例如 4 和 20µM OD 为 0.8 的突 变细胞）可能对应于不同的生理状态（如不饱和蛋白反应应激水平的差异所揭示的）。此外，为了展示基于菌株丰度数据的环境反应控制，作者着手动态控制两个菌株的比率。控制微生物培养物的组成和异质性有望实现更有效的生物加工策略。作者推断，当两种菌株中的一种对组氨酸具有营养缺陷时，培养物的 OD 可以用作方向盘。事实上，组氨酸生物合成突变生长速率在 20µM 的中等组氨酸浓度下对 OD 的强烈依赖性（图 4b，左下角）意味着可以通过切换恒浊器培养物的 OD 设定值来动态控制其生长速率。此外，如果这种菌株与组氨酸原营养菌菌株共同培养，但以 OD 独立的方式生长较慢，则可以实现两种菌株比率的双向控制（图 4c，左）。作者利用繁重的异源蛋白分泌构建了这种菌株。然后，作者构建了一个简单的模型来预测组氨酸营养不良菌株的（稳态）生长速率差异。将此模型用于模型预测控制和 ReacSight 事件系统，作者可以以完全自动化的方式在平行生物反应器（图 4c，右）中保持两种菌株的不同比率。然而，作者注意到稳态误差的系统存在。这种行为可能是由于慢菌株的生长速度意外恢复所致。由于在特征化实验中未观察到这种行为，作者假设这种差异是由于特征化或对照实验中使用的氨基酸供应混合物的组成不同（除了组氨酸外，Sigma 的组氨酸缺失补充物比 Formedium 的完整补充物更丰富）。图 4 探索和利用适应性、营养缺乏和细胞应激之间的关系。a 由于共培养、自动细胞仪和反应性实验控制，结合单细胞基因分型和表型分型的实验得以实现，以实时适应环境条件。b 左上角：必需营养素的可用性（例如 his3 突变株的组氨酸）取决于环境供应，也取决于通过营养素消耗的细胞密度。营养素供应不足会阻碍生长速度，并可能引发细胞应激。右上角：实验设计。野生型细胞（标记为 mCerulean 组成表达）与 his3 突变细胞共同培养。这两个菌株都含有一个 UPR 应激报告基因 mScarlet-I 的驱动表达。自动细胞仪能够将单个细胞分配 给其基因型，并监测菌株特异性 UPR 激活。这两种菌株相对数量的动态可以 推断突变细胞和野生型细胞在每种情况下的生长速度差异。左下图：两种不同介质组氨酸浓 度下突变细胞适应度缺陷的细胞密度依赖性。虚线表示野生型增长率对 OD 设定值的近似依赖性。右下角：每种情况下的菌株特异性 UPR 激活。c 左：双应变联合体的原理，其组成可以通过 OD 控制来控制。右：实施和演示。异源难折叠蛋白的分泌被用作营养独立的慢生长表型。使用模型预测控制和 ReacSight 事件系统对 OD 设定值进行动态控制，类似于图 3b （参见方法）。在时间 0 时开始蓝光，并在整个实验期间保持亮起，以诱导慢 his+菌株的慢 生长表型。作者注意到系统存在稳态误差，测得的比率低于目标值。在补充注释 3 中，作者 研究了限制控制性能的机制（慢生长表型的不稳定性、菌株识别错误和模型中未考虑的延 迟），还提供了其他控制实验的结果。源数据作为源数据文件提供。2.5 ReacSight是一种通用策略：通过吸液功能增强平板阅读器为了说明 ReacSight 的通用性，将其作为通过连接实验室设备来生长细胞和 /或测量细胞读数以及吸管机器人来创建实验平台的策略，作者将 Tecan 平板阅读器与 Opentrons 吸管机器人连接起来（图 5a）。移液机器人和驱动读板器的计算机通过 Flask 连接。因为无法访问平板阅读器的 API，所以再次使用了基于 pyautogui 的“点击”控制策略。在第一个应用中，作者使用移液机器人在生长条件下长时间保持细菌细胞数量。更具体地说，大肠杆菌临床分离物在两种不同的培养基（M9 葡萄糖加或不加 casamino 酸）中生长，并存在不同浓度的头孢噻肟（CTX），一种β-内酰胺抗生素。由于β-内酰胺酶的表达，所选菌株对头孢噻肟处理具有耐药性。它对 CTX 的最低抑制浓度为 2 mg/L。当细胞群 OD 的中位数达到目标水平时，介质将按照补偿蒸发的策略更新（图 5b，左）。通过所选策略，作者能够在至少 15 代细胞中 保持 OD 中值接近所选目标（0.05 或 0.1）（图 5b 右图）。有趣的是，作者观察到，当用 1 mg/L 头孢噻肟处理时，细胞在葡萄糖+酪氨酸钠中的抵抗力比单独在葡萄糖中更好。这有些令人惊讶，因为β-内酰胺类抗生素通常对快速生长的细胞有更强的影响。在第二个应用中，作者使用该平台测试了在不同细胞密度下应用第二剂量头孢噻肟的效果。这些实验在概念上非常简单，但其结果很难预测。低浓度头孢噻肟抑制参与细胞分裂的 PBP3 蛋白，从而导致细丝形成，而高浓度头孢噻肟则抑制参与细胞壁维持的 PBP1 蛋白，并导致细菌溶解。由于成丝作用，即使没有细胞分裂，种群生物量在延长的时间内也可能继续呈指数增长。此外，死亡细胞释 放的β-内酰胺酶在环境中降解抗生素。这导致了细胞死亡和抗生素降解之间的时间赛跑，丝状物有助于延迟这一赛跑，同时增加生物量（图 5c 左）。因此，在不同细胞密度下应用第二剂量抗生素的实验有可能启发人们理解不同的作用（图 5c 中间）。当以 5 10−4 的光学密度开始时，单次处理的结果与分离物的 MIC 一 致，因为高于 MIC 的处理会导致生长明显停滞，而低于 MIC 的处理不会（图 5c， “培养基处理”）。还可以观察到，在前一种情况下，生长在数小时后恢复，这是酶介导的抗生素耐受的典型行为。这两个观察结果在使用 16 mg/L CTX 进行第二次处理的情况下仍然有效。有趣的是，当处理后生长停止时，OD 大约是处理时 OD 的 25 倍：12 10−3 ,6 10−2 和 12 10−2，处理时分别为 5 10−4 , 2.5 10−3 和 5 10−3。这表明，生长停止前活细胞对抗生素的降解是有限的，因此，生长停止之前只有有限数量的细胞死亡。因此，对抗生素处理的耐受性使细胞在死亡前的生物量增加了近 25 倍，然后由于酶介导的抗生素降解，使细胞在处理中存活下来，远远 超过其 MIC。还可以观察到，当初始处理为 4 mg/L 时，生长停止和再生之间的延迟相对恒定（~5 小时），与添加的抗生素总量无关（4 或 20 mg/L CTX）。这表明，生长停止后抗生素降解非常有效，延迟主要对应于无法检测到的再生所需的时间，此时活细胞的动态被死亡生物的光密度所掩盖。在作者的条件下，当第一次处理有效（4 或 16 mg/L）时，第二次处理似乎几乎没有效果。需要进行深入研究，以更量化的方式调查这些影响。图 5 基于 ReacSight 的自动化平台组装，实现反应控制和低容量细菌培养物的表征。a 平台 概述。Opentrons OT-2 移液机器人用于提高读板器（Spark、Tecan）的容量。机器人用于在预先定义的 OD 处处理平板读取器中的培养物。b 左：大肠杆菌临床分离物可以通过以 OD 控制的方式更新培养基来维持在生长条件下。必须注意补偿延长时间范围内的蒸发。右图：富培养基中的细胞（葡萄糖+casaminoacids vs 单独葡萄糖）生长更快，但抵抗更好的亚 MIC 抗生素处理。左：由于两种效应的结合，细菌种群可能表现出对处理的恢复力。在单细胞水 平上，细胞可能通过丝状化耐受超过其 MIC 的抗生素浓度。基于纤维的耐受性允许在细胞 死亡之前增加生物量。在种群水平上，抗生素被环境中细胞死亡时释放的酶降解。最终结果 取决于细胞死亡和抗生素降解之间的竞争。中间：这两种效应的各自作用可以通过反复抗生 素处理来研究。右图：大肠杆菌临床分离物在初始 OD 为 5 10−4 时用不同浓度的 CTX（图 例）处理，第二次使用 16 mg/L CTX（红色）或单独使用介质（蓝色），使用用户定义的 OD （2.5 10−3 或 5 10−3 ). 由于仪器限制，OD 读数低于 10−3 个可靠性较差。源数据作为源数据文 件提供。03 讨论作者报道了 ReacSight 的开发，这是一种通过自动测量和反应实验控制来增 强多生物反应器设置的策略。ReacSight 通过允许研究人员将低成本开放硬件仪器（如 eVOLVER、Chi.Bio）和多功能、模块化、可编程移液机器人（如 Opentrons OT-2）与敏感但通常昂贵的独立仪器相结合，构建全自动化平台，大大拓宽了可行实验的范围。作者还证明，ReacSight 可用于增强具有吸液能力的平板阅读器。ReacSight 是通用的，易于部署，应该广泛用于微生物系统生物学和合成生物学社区。正如 Wong 及其同事所指出的，将多生物反应器装置连接到细胞仪进行自动测量，可以实现微生物培养物的单细胞分辨特性。事实上，在微生物系统和合成生物学的背景下，自动化细胞术几年前已经被少数实验室证明，但低吞吐量或依赖昂贵的自动化设备可能会阻碍这项技术的广泛采用。来自连续培养物的自动细胞仪与最近开发的光遗传学系统相结合，变得特别强大，能够对细胞过程进行有针对性、快速和成本效益的控制。作者使用 ReacSight 将两种不同的生物反应器设置（预先存在的自定义设置和最近的 Chi.Bio-optogenetic-ready 生物反应器） 与细胞仪连接起来。这证明了 ReacSight 战略的模块化，而使用 Chi Bio 生物反应器的平台版本说明了其他缺乏现有生物反应器设置的实验室如何能够以较小的时间和财务成本（不包括细胞仪的成本，尽管其价格昂贵，但即使在缺乏自动化的情况下也已经在实验室中广泛使用）构建这样的平台。作者通过以全自动方式并在不同的反应器中并行执行（1）光驱动的基因表达实时控制，展示了该平台的关键能力；（2）在严格控制的环境条件下，基于细胞状态的竞争分析；动态 控制两个菌株之间的比值。然而，作者只触及了这些平台提供的巨大潜在应用空间的表面。最近通过核 糖体移码技术证明，菌株条形码可以扩展到 20 株带有两个荧光团的菌株，甚至可以扩展到 100 株带有三个荧光团。这种多路复用能力对于并行描述各种候选路径的输入-输出响应（或菌株背景库中路径行为的依赖性）特别有用（在反应器中 使用不同的光感应）。免疫珠可用于更多样化的基于细胞术的测量（机器人可实 现自动孵化和清洗，例如使用 Opentrons OT-2 磁性模块）。表面显示或 GPCR 信号等技术也可用于设计生物传感器菌株，用单细胞仪测量更多培养物尺寸，无需试剂成本。除了高性能的定量菌株表征外，此类平台还可用于生物技术应用。基于自动细胞仪的人工微生物联合体的组成，以及培养条件的动态控制（如本文所示，使用组氨酸营养不良和 OD），可以大大减少设计稳健共存机制的需要，因此可以使用更大多样性的联合体。未来，希望许多基于 ReacSight 的平台将被组装起来，它们的设计将被广泛的社区共享，以大幅扩展实验能力，从而解决微生物学的基本问题，并释放合成生物学在生物技术应用中的潜力。参考文献：Bertaux, F., Sosa-Carrillo, S., Gross, V. et al. Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight. Nat Commun 13, 3363 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-31033-9 文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑内容审核：郝玉有博士