中性或弱酸性环境下亲和纯化儿茶酚胺及其顺式二醇类代谢物的方法研究和在精神分裂症分子诊疗中的临床应用
结题报告
批准号:
21705121
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
王少亭
依托单位:
学科分类:
B0401.分离与分析
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
乔斌、谭华威、何小梅、王倩
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中文摘要
儿茶酚胺(CAs)及其代谢物是多种疾病重要的生物标志物。由于其体内丰度极低,所以检测前需进行富集纯化以降低基质干扰。其中硼亲和(BAC)萃取技术具有良好的应用前景。然而目前用于CAs萃取的BAC材料均需在碱性条件下完成吸附,易导致CAs的氧化分解;此外其苯硼酸骨架使吸附特异性受到疏水和π-π相互作用的影响。.为解决上述问题,本项目结合BAC和金属氧化物亲和色谱(MOAC)技术,通过制备硼酸杂化氧化锆/铈,实现在中性或弱酸性条件下对CAs及其顺式二醇类代谢物的亲和纯化。新萃取介质的硼酸功能基团表现更高的电负性,与亦能用于萃取顺式二醇的MOAC机理协同作用,可在低pH值环境下吸附CAs,防止其氧化分解;同时材料的全无机骨架避免了疏水及π-π相互作用的干扰,提高萃取选择性。基于该策略,拟建立针对12种CAs及其顺式二醇类代谢物的质谱定量方法,以讨论该类物质体内浓度与精神分裂症间的相关性。
英文摘要
Catecholamines (CAs) and the related metabolites are important neurotransmitters and hormones in vivo, which have been regarded as crucial biomarkers for diagnosis and prognosis of multiple diseases. However, because of the multiplicity and the substoichiometric nature, the direct MS analysis of these targets always shows poor sensitivity. Consequently, proper sample pretreatments are highly required for eliminating the matrix effect before detection. In this aspect, benefiting from the ability of recognizing cis-diol structure in CAs, boronate affinity chromatography (BAC) attracts significant attention. However, the basic working condition (pH 8.5 or higher) could raise the risk of decomposition of CAs and decrease the extracting recovery. Moreover, the commonly used organic BAC materials (based on aromatic boronic acid groups) possess hydrophobic and aromatic π-π interaction properties (deriving from the organic skeleton), which could compromise the selectivity and cause undesirable interferences. .For improvement, the proposed project intends to introduce inorganic BAC and metal oxide affinity chromatography (MOAC) into the pretreatment of CAs and the related cis-diol-containing metabolites. By utilizing borated zirconium oxide or borated cerium oxide as extracting media, we could realize the specific enrichment of those targets under neutral or weak acidic environment. Afterwards, a sensitive UPLC-MS/MS quantification strategy could be carried out for 12 endogenous CAs and the related cis-diol containing metabolites from human plasma. By meta-analysis of the clinical samples, we expect to provide some new insights for the relationship between CAs and schizophrenia.
针对儿茶酚胺(CAs)代谢通路上多种生物标志物检测困难的研究瓶颈,本项目通过设计新型亲和萃取方法及化学衍生策略,最终实现对多巴胺(DA)、肾上腺素(E)、去甲肾上腺素(NE)、3, 4-二羟基苯乙醇(DOPET)和辅酶四氢生物蝶呤(BH4)的LC-MS/MS定量分析。其主要贡献表现为以下三个方面。.(1)首次制备同时表现出硼亲和(BAC)和金属氧化物亲和色谱(MOAC)作用机制的萃取材料。在实验中,我们利用硼酸水解烷氧基锆,制备得到了无机凝胶状硼杂化氧化锆材料。此材料表面同时含有硼羟基和锆羟基,故表现出BAC-MOAC复合作用。利用该材料进行分散固相萃取,可在中性条件下实现对DA、E、NE等多种儿茶酚胺类物质的特异性识别。基于此,我们建立了相关LC-MS/MS检测方法学,并对精神分裂症患者的血样进行了分析,从而初步阐述了CAs浓度检测在该疾病临床诊疗中的潜在应用价值。.(2)首次将对顺式二醇的亲和纯化技术引入对CAs代谢路径上的关键组分DOPET的富集中。作为DA重要的下游代谢物,血浆中DOPET的检测一直是相关领域的难点。而本项目在MOAC亲和纯化的基础上,设计基于异烟酰氯对酚羟基的衍生化反应,利用LC-MS/MS检测平台,将血浆中DOPET的定量限降低至0.02 ng/mL,为相关领域的研究提供了关键的技术支持。.(3)首次实现对CAs代谢路径上重要的辅酶BH4的化学修饰,使其稳定性显著提高。BH4的5号位上含有高活性的仲氨基,使其难以在样品预处理中保持稳定。至今尚未能实现对其精准的质谱分析。本项目利用苯甲酰氯对该仲氨基进行衍生化,大幅改善了BH4的稳定性。最终首次实现了对血浆内源性BH4的直接检测。其灵敏度较传统碘氧化检测法提升一个数量级以上,且表现出更优异的精密度、准确度和分析通量。
期刊论文列表
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专利列表
New LC-MS/MS method with single-step pretreatment analyzes fat-soluble vitamins in plasma and amniotic fluid
采用一步预处理的新型 LC-MS/MS 方法分析血浆和羊水中的脂溶性维生素
DOI:10.1194/jlr.d087569
发表时间:2018-09-01
期刊:JOURNAL OF LIPID RESEARCH
影响因子:6.5
作者:Le, Juan;Yuan, Teng-Fei;Li, Yan
通讯作者:Li, Yan
Efficient extraction and sensitive LC-MS quantification of hydroxytyrosol in wine, oil and plasma
葡萄酒、油和血浆中羟基酪醇的高效提取和灵敏的 LC-MS 定量
DOI:10.1016/j.foodchem.2020.126803
发表时间:2020
期刊:Food Chemistry
影响因子:8.8
作者:Shao-Ting Wang;Juan Le;Rui Peng;Yan Li
通讯作者:Yan Li
A novel and reliable method for tetrahydrobiopterin quantification: Benzoyl chloride derivatization coupled with liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis
一种新颖可靠的四氢生物蝶呤定量方法:苯甲酰氯衍生化结合液相色谱-串联质谱分析
DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2018.02.035
发表时间:2018
期刊:Free Radical Biology and Medicine
影响因子:7.4
作者:Yuan Teng Fei;Huang Han Qi;Gao Ling;Wang Shao Ting;Li Yan
通讯作者:Li Yan
Acylation derivatization based LC-MS analysis of 25-hydroxyvitamin D from finger-prick blood
基于酰化衍生化的 LC-MS 分析指尖血中 25-羟基维生素 D
DOI:10.1194/jlr.d092197
发表时间:2019-05-01
期刊:JOURNAL OF LIPID RESEARCH
影响因子:6.5
作者:Le, Juan;Yuan, Teng-Fei;Zhang, Bing-Hong
通讯作者:Zhang, Bing-Hong
LC-MS/MS determination of plasma catecholamines after selective extraction by borated zirconia
硼酸氧化锆选择性萃取后血浆儿茶酚胺的 LC-MS/MS 测定
DOI:10.1007/s00604-020-4145-7
发表时间:2020-02
期刊:Microchimica Acta
影响因子:5.7
作者:Juan Le;Ting Sun;Rui Peng;Teng-Fei Yuan;Yu-Qi Feng;Shao-Ting Wang;Yan Li
通讯作者:Yan Li
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