脂类组学的质谱学研究方法及应用
Mass Spectrometry for Lipidomics: Methods and Applications
作者：Michal Holčapek & Kim Ekroos
出版社：Wiley Press
索书号：M414/V.1 /2023/Y
ISBN：9783527350155
藏书地点：武大外教中心
20世纪以来，基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多种组学技术快速发展。由于脂质代谢的复杂多样及重要性，科学家们逐渐将脂质组的研究从“代谢组学”中单独划分出来。2003年，Han和Gross正式提出“脂质组学”概念，此概念一经提出，迅速成为国际上的研究热点。脂质是疏水性或两亲性的小分子。截至2023年11月10日，目前最权威的脂质数据库LIPID MAPS（https://www.lipidmaps.org/）共收录了48179个脂质结构，这些脂质根据结构被分为八类：脂肪酸类、甘油脂类、甘油磷脂类、鞘脂类、固醇脂类、孕烯醇酮脂类、糖脂类和多聚乙烯类。
脂质组学是代谢组学的一个子领域，是对生物体、组织或细胞中的脂质以及与其相互作用的分子进行全面系统的分析、鉴定，进而揭示脂质代谢与细胞、器官乃至机体的生理、病理过程的一门新兴学科。随着色谱、质谱等分析技术的不断进步，脂质组学已成为研究人类疾病和生理过程的重要工具。随着脂质组学分析技术的发展和脂质代谢研究的深入，人们发现许多生理疾病都与脂质代谢异常密切相关，脂质在疾病的产生、发展、治疗过程中发挥着重要作用。此外，在临床血样的代谢组学分析中，脂质的检测稳定性优于多数代谢物，因此脂质在肿瘤、传染病、神经病学等疾病潜在生物标志物的发现阶段得到了极大关注。
典型的脂质组学工作流程通常包括样品采集、脂质提取、代谢物检测和数据分析四个环节。脂质体标准倡议（Lipidomics Standards Initiative, LSI, https://lipidomicstandards.org/）为研究人员提供了可供参考的指南，涵盖样品采集、脂质提取、MS分析、脂质鉴定和定量等详细资料。以脂质提取为例，LSI建议采用极性小的有机试剂进行提取，可以采用的方法有：Bligh and Dyer法、Folch法、MTBE法、BUME法。此外，LSI中还提示：在实验前需要考察生物样本基质，评估回收率和重现性；提取前应添加外源性内标，以评估实验结果。上述建议有助于对脂质提取方法及流程有较为全面的认识，确保实验顺利进行。
非靶向脂质组学和靶向脂质组学是两种常见的脂质组学分析方法。非靶向脂质组学侧重于脂质的全面分析，除了发现未知的脂质分子外，其大量、详细的脂质谱信息在临床上可用于评估医疗风险、监测和优化患者治疗，是精准医学概念的基础。靶向脂质组学是一种有目的地研究某些脂质分子的方法，通常在设定特定研究目标后，选择关联脂质分子进行分析，有助于深入了解脂质分子在生理和病理过程中的作用。近年来被提出的“拟靶向代谢组学”旨在综合非靶向代谢组学和靶向代谢组学的优点，既可以保证检测到足够多的化合物，又可以保证其定量的准确性。基于此概念，有研究人员采用“拟靶向脂质组学”进行实验，也得到了较为满意的实验结果。
质谱（MS）是脂质组学研究中的主导技术。应用较广泛的基于质谱的检测技术有液相色谱-质谱（LC-MS)、气相色谱-质谱（GC-MS）、直接进样质谱（DI-MS）等。非靶向脂质组学研究通常采用鸟枪脂质组学分析方法，采用DI-MS使分析流程可以不依赖于色谱分离。该方法的优势是可以快速分析大量样品，在进一步分析前确定发生显著变化的脂质类别，缺点是同分异构体可能存在重叠。非靶向脂质组学也可采用LC-MS分析平台，基于LC的高分离能力，分离和区分脂质同分异构体，通过比较对照组和实验组之间的脂质轮廓，归纳与特定生物学相关的脂质谱差异。靶向脂质组学分析通常使用联用质谱（MS）方法测定样品中特定脂质的含量。与发现脂质组学一样，在MS分析前的脂质分离对于获得高可信度结果至关重要。LC-QqQ和GC-QqQ因其宽动态范围、高灵敏度和高选择性等特点，极适合用于靶向脂质组学分析。如脂肪酸检测最常用的技术为GC-QqQ，目前已形成分析方法体系。除此之外，MALDI质谱成像（MALDI-MSI）是一种在空间代谢组学中广泛应用的技术，它可以直接对生物样品进行分子成像，揭示样品中不同代谢物的空间分布和变化，也被越来越多地应用于脂质组学研究中。
区别于代谢组学研究，脂质组学的目标分析物为水不溶性分子。代谢组学是通过对体内代谢物水平的多元动态监测以发现小分子疾病生物标志物等，而脂质组学可以更有偏向性的应用于各种机体模型和人类疾病的脂质代谢研究。脂质组学因其全面性、高灵敏度、高分辨率、动态性和非侵入性等优势成为了解脂质代谢相关疾病的重要工具，并为疾病诊断、治疗和个体化医学提供了新的途径。
《脂类组学的质谱学研究方法及应用》一书于2023年由Wiley Press出版，作者是Michal Holčapek 与 Kim Ekroos。本书讨论了脂类组学的质谱学研究方法及应用。它揭示了该领域的最新研究，对该领域的学生和研究人员大有裨益。
此外，本书作为研究脂类组学的专业书记，内容专业详实，语言浅显易懂，除此之外还有以下特点：
1、本书不仅介绍了脂类组学的基本概念，还结合具体实例的应用，使读者能够更加全面脂类质谱学研究方法的细分知识。
2、索引文献丰富，证明了这本书的知识性，真实性。而且，这些索引文献绝大部分都是最新研究，让读者全面了解该领域的前沿进展。
3、在本书的最后，将出现的专业词汇都罗列出来，大大方便了大家在阅读过程中对脂类组学专业术语的认知。
4、本书最鲜明的特点就是语言浅显易懂，对于初学者有很大的帮助。
本书目录
1. 脂组学分析中的预分析
2. 直接进样(猎枪)电喷雾质谱学
3. 液相色谱-超临界流体色谱-质谱法
4. 脂类的质谱学成像
5. 离子迁移率光谱仪
6. 用先进的质谱学方法表征脂类的结构
7. 脂体学鉴定
8. 脂质组学定量
9. 脂肪组学生物信息学的过去与未来
10. 脂肪酸：结构和定量分析
11. 生物样品中氧磷脂的定量，重点是血浆和尿液
12. 甘油脂的质谱学分析
13. 生物样品中甘油磷脂分子种类的脂组学分析
14. 鞘脂类
15. 甾醇类脂
16. 胆汁酸
17. 大规模队列中的脂肪组谱分析
18. 癌症脂质组学--从分析化学家的角度
19. 脂质组学在临床诊断学中的应用
20. 脂肪组学在食品工业和营养中的应用
21. 脂肪组学在植物科学中的应用
22. 脂质组学在多组学研究中的应用
23. 示踪剂脂质组学
24. 脂组学的质谱学：方法和应用——衰老与阿尔茨海默病
25. 细胞生物学中的脂质组学
26. 微生物脂组学
兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生