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新文速遞丨Talanta高通量元素組定量方法
元素是生命體的基本組成成分，具有重要的生物學(xué)功能。元素組學(xué)通常關(guān)注元素組及其對(duì)外源性或內(nèi)源性刺激的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以此來探究元素的功能。基于大型人群隊(duì)列的多元素研究可以有效地揭示元素穩(wěn)態(tài)失衡和人體病理狀態(tài)間的密切關(guān)系，但生物樣品數(shù)量大、可用體積小的特點(diǎn)對(duì)多元素定量方法提出了更高的要求。
復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院唐惠儒教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述難題，于2022年7月發(fā)表“Simultaneous quantification of 70 elements in biofluids within 5 min using inductively coupled plasma mass spectrometry to reveal elementomic phenotypes of healthy Chinese adults”于Talanta，該文章建立了一種操作簡(jiǎn)便、元素覆蓋度高、樣品消耗少的多元素定量分析方法，可實(shí)現(xiàn)5分鐘內(nèi)在50微升血液樣品中同時(shí)定量70種元素。該團(tuán)隊(duì)利用所建方法測(cè)定了大批量血液樣品，證明該方法可較好地應(yīng)用于大型人群隊(duì)列研究，并初步建立了健康成人血漿元素濃度的參考區(qū)間。
研究結(jié)果
1、高通量的多元素定量分析方法建立及方法學(xué)驗(yàn)證
本研究基于元素濃度、樣品量、樣品基質(zhì)、樣品制備環(huán)境、ICP-MS檢測(cè)參數(shù)等多個(gè)因素，對(duì)方法進(jìn)行了全面的優(yōu)化。為了同時(shí)定量70種元素，作者根據(jù)元素的濃度和特性將其分為4組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配制，共設(shè)計(jì)了16條不同的標(biāo)準(zhǔn)曲線。作者進(jìn)一步對(duì)泵管、泵速、樣品前處理和進(jìn)樣流程等進(jìn)行了細(xì)致地優(yōu)化，以獲得更小的樣品消耗量和更短的分析時(shí)間。另外，本研究采用了基質(zhì)匹配的策略削弱了基質(zhì)效應(yīng)。方法學(xué)驗(yàn)證表明，該方法具有良好的線性、高靈敏度、高精密度、高準(zhǔn)確度、高回收率和穩(wěn)定性，適用于小體積血清樣本的高通量元素組定量分析。
2、定量方法拓展應(yīng)用于其他生物樣本
本研究采用所建立的方法對(duì)人血清、血漿、尿液和山羊血清四種生物體液進(jìn)行元素組定量分析，分別定量了53、44、42、50種元素，觀察到不同生物樣本中的元素水平差異，并初步證實(shí)了該方法的穩(wěn)健性良好。
3、健康成人血漿樣本的多元素測(cè)定
本研究利用所建方法測(cè)定了大批量血液樣品（約3950例），根據(jù)健康成人的選擇標(biāo)準(zhǔn)從中篩選出127例健康成人的血漿樣品，基于此建立了血漿中31個(gè)元素的濃度參考區(qū)間[P2.5, P97.5]。通過該結(jié)果，我們可以直觀地觀察到人血漿中各元素濃度水平的巨大差異。據(jù)了解，該研究首次報(bào)道了包含較多元素的中國(guó)健康成人血漿元素參考區(qū)間，并且大多數(shù)元素的參考區(qū)間與不同國(guó)家的研究結(jié)果相接近，具有可比性。
全文總結(jié)
本研究建立了一個(gè)基于電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）的高通量多元素定量檢測(cè)方法，具有操作簡(jiǎn)便、元素覆蓋度高、樣品消耗量少等優(yōu)勢(shì)，可拓展應(yīng)用于多種生物體液的元素分析，并利用該方法初步建立了中國(guó)健康成人血漿元素參考區(qū)間。本研究為人體生理、營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境科學(xué)等相關(guān)的元素組學(xué)研究提供了有效的新工具和重要的元素定量數(shù)據(jù)。
