Orbitrap Exploris 240 "Lực lượng để giải quyết" câu đố phân tích lipid tế bào đơn - làm sáng tỏ tác động tiềm ẩn của bức xạ đối với các tế bào ung thư

Về chúng tôi

Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd

Thông tin E-mail
yang.chen4@thermofisher.com
Điện thoại
13386161207
Địa chỉ
xinjinqiao

Ngày:2025-11-12Đọc:0

Lipid là nhân tố trung tâm trong hoạt động sống của tế bào, vừa là "bộ xương" tạo nên màng tế bào, vừa là "sứ giả" tín hiệu điều chỉnh sự tăng sinh, phản ứng căng thẳng của tế bào. Trạng thái trao đổi chất của nó có liên quan mật thiết đến hiệu quả điều trị và tác dụng phụ của xạ trị ung thư - xạ trị không chỉ ảnh hưởng đến các tế bào ung thư được chiếu xạ trực tiếp, mà còn có thể gây tổn thương cho các tế bào khỏe mạnh ngoại vi thông qua "hiệu ứng ngoài cuộc gây ra bức xạ (RIBE)" và thậm chí gây ung thư thứ phát, trong khi chuyển hóa lipid bất thường là liên kết điều tiết quan trọng của quá trình này.

Liposomics truyền thống phân tích tín hiệu trung bình của một số lượng lớn các tế bào, che giấu sự không đồng nhất giữa các tế bào đơn lẻ và không thể nắm bắt những thay đổi trao đổi chất đặc biệt trong "tế bào ngoài cuộc"; Kỹ thuật hình ảnh khối phổ mặc dù có thể thực hiện định vị đơn bào, nhưng cần cố định tế bào, phá hủy trạng thái nguyên sinh lipid, hơn nữa khó có thể phân biệt phân tử lipid đồng phân. Vấn đề cốt lõi hơn là khối lượng mẫu tế bào đơn chỉ là một vài pL, hàm lượng lipid đạt mức pg, độ phong phú thấp của phát hiện lipid khó khăn, mẫu dễ bị oxy hóa phân hủy, dẫn đến việc xác minh qua phòng thí nghiệm không thể đạt được, hạn chế nghiêm trọng tiêu chuẩn hóa công nghệ và mở rộng.

Bài báo mới nhất năm 2025 của Anal Chem đã khắc phục tình trạng khó xử này lần đầu tiên – nhóm nghiên cứu quốc tế đã thiết lập một quy trình thử nghiệm hoàn toàn mới về "lấy mẫu tế bào sống - vận chuyển đông khô - phân tích ngoại vi" (Hình 1), và nền tảng Nano LC-Orbitrap Exploris 240 (OE240) là trung tâm của bước đột phá này. Nó giải quyết thành công nhiều điểm đau của phân tích lipid đơn bào với độ nhạy siêu cao, chuyển đổi cực và các công nghệ quan trọng khác, cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho việc tiết lộ cơ chế điều hòa lipid của bức xạ đối với các tế bào ung thư và người ngoài cuộc.

Ký hợp đồng cung cấp Phần mềm tính toán định lượng rủi ro ngoài khơi – Safeti Offshore cho Trung tâm nghiên cứu và phát triển An toàn và Môi trường Dầu khí (CPSE) (

　　Ưu điểm của OE240 I: Độ nhạy siêu cao, "bẫy" lipid ít phong phú pg trong các tế bào đơn

Thách thức trực quan nhất của phân tích lipid đơn bào là "kích thước mẫu rất nhỏ" - tổng lượng lipid của một tế bào ung thư tuyến tụy PANC-1 chỉ ở mức pg, phổ khối lượng truyền thống thường do độ nhạy không đủ, dễ bỏ qua lipid có độ phong phú thấp liên quan đến căng thẳng bức xạ, kháng thuốc, dẫn đến kết luận nghiên cứu một chiều.

OE240 đã đạt được sự đột phá về độ nhạy thông qua việc tối ưu hóa thiết kế phần cứng: bộ phân tích chất lượng Orbitrap có độ phân giải cao, độ phân giải MS 185 lên đến 60.000 và độ phân giải MS ² lên đến 15.000, kết hợp với hệ thống Nan LC, làm giảm độ pha loãng mẫu, giảm nhiễu nền và khuếch đại đáng kể tín hiệu lipid có độ phong phú thấp (Bảng 1 là tham số phương pháp thử Nano LC-OE240).

　　Bảng 1. Cài đặt thông số dụng cụ OE240

(Click để xem ảnh lớn)

Dữ liệu nghiên cứu đã xác minh đầy đủ lợi thế về độ nhạy của nó: tổng cộng 211 lipid có độ tin cậy cao (được xác nhận bằng tay) đã được OE240 phát hiện, bao gồm 11 loại lipid như phospholipid (PC, PE), triglyceride (TG), vỏ bọc (SM), v.v. (Hình 2), 173 trong số đó được phát hiện ổn định trong 12 tế bào đơn với giá trị thiếu rất thấp, (Hình 3) tính toàn vẹn dữ liệu vượt xa nhóm xác minh sử dụng dòng phân tích LC-MS (Q Exactive Plus chỉ phát hiện 103). Quan trọng hơn, OE240 đã thành công trong việc thu thập các lipid PC có hàm lượng thấp (như PC (38: 6)) có chứa axit docosahexaenoic (DHA), chiếm ít hơn 0,5 mol trong tế bào, nhưng có liên quan chặt chẽ đến khả năng kháng bức xạ của tế bào ung thư, với phổ khối truyền thống khó định lượng chính xác do giới hạn độ nhạy, trong khi kết quả của OE240 cung cấp dữ liệu quan trọng để tiết lộ cơ chế điều hòa lipid dưới căng thẳng bức xạ (Hình 4).

Hình 2. Phân phối% mol của tất cả các loại lipid trong mẫu đơn tế bào PANC-1

(Click để xem ảnh lớn)

Hình 3. Xác định khả năng tái tạo lipid trong 12 mẫu đơn tế bào PANC-1

(Click để xem ảnh lớn)

Hình 4. Tỷ lệ mol của một PC cụ thể có chứa FA (20: 4) và FA (22: 6) trong các tế bào của nhóm kiểm soát không chiếu xạ (n=12) so với nhóm chiếu xạ trực tiếp (n=12). Ý nghĩa thống kê được xác định bằng thử nghiệm Mann-Whitney U: *p<0,05. (Click để xem ảnh lớn)

　　OE240 Advantage II: Chuyển đổi phân cực "One-Touch Double Collection", nâng cao độ bao phủ lipid và xác định độ tin cậy

Sự khan hiếm của các mẫu đơn bào xác định rằng nó không thể lấy mẫu hai lần như các mẫu thông thường (tương ứng với chế độ ion dương và âm), các xét nghiệm đơn cực truyền thống thường bỏ qua các lipid chịu ion hóa và khó phân biệt các đồng phân, dẫn đến không đủ độ tin cậy trong việc xác định lipid.

Công nghệ chuyển đổi phân cực của OE240 giải quyết vấn đề này một cách hoàn hảo: chế độ ion dương và âm được tự động chuyển đổi cho mỗi 10 lần quét trong một mẫu duy nhất mà không cần can thiệp thủ công, tránh lãng phí mẫu và đồng thời thu được tín hiệu lipid của cả hai chế độ ion hóa, cung cấp hỗ trợ dữ liệu trực giao để xác định lipid.

Điều này cho thấy giá trị gấp đôi trong nghiên cứu: một mặt, tăng đáng kể độ bao phủ lipid - 24% trong số 211 lipid được phát hiện bởi OE240 được phát hiện theo mô hình tiêu cực phụ thuộc lipid (Hình 5), bao gồm các loại lipid chịu ion hóa dương như phosphatidylserine (PS), một phần phosphatidylinositol (PI), sẽ hoàn toàn "tàng hình" nếu chỉ được phát hiện theo mô hình tích cực và không thể đưa ra bức tranh đầy đủ về nhóm lipid tế bào; Mặt khác, nâng cao đáng kể độ tin cậy xác định, lấy PC (18:0_20:4) làm ví dụ, mô hình tích cực có thể đo được đỉnh ion phân tử của nó để xác nhận thành phần nguyên tố, mô hình tiêu cực có thể thông qua ion mảnh để xác nhận sự tồn tại của chuỗi axit béo FA 20:4, kết hợp cả hai đã tránh được tính toán sai lầm đồng phân, khiến việc xác định chất béo từ "phỏng đoán" thành "xác thực".

Hình 5. Phân phối các kết quả xác định lipid duy nhất thu được ở chế độ ion dương/âm trong một tế bào PANC-1 (nhấp vào để xem hình ảnh lớn hơn)

Hình 6. Sơ đồ khối phổ thứ cấp của PC-O (34: 2) được đo từ một tế bào duy nhất với chế độ thu thập chuyển đổi tích cực và tiêu cực trên OE240. PC-O (36: 2) được xác định bằng cách phát hiện các ion phân mảnh trong chế độ dương của nhóm đầu phosphatidylcholine (PC); Mô hình tiêu cực xác định chuỗi axit béo 18: 1, do đó suy ra sự hiện diện của chuỗi axit béo 16: 1. (Click để xem ảnh lớn)

　　OE240 Ưu điểm III: Kiểm tra Orbitrap ổn định, hỗ trợ tính nhất quán của dữ liệu phòng thí nghiệm chéo

Lipid đơn bào dễ bị oxy hóa, biến động tái hòa tan, trong khi vận chuyển qua phòng thí nghiệm sẽ khuếch đại hơn nữa những xáo trộn này, phổ khối lượng truyền thống nhạy cảm với loại dao động này, thường xuất hiện vấn đề "cùng một mẫu kết quả phòng thí nghiệm khác nhau không nhất quán", cản trở tiêu chuẩn hóa kỹ thuật.

Orbitrap phá vỡ giới hạn này với khả năng chống nhiễu tuyệt vời. Trong nghiên cứu, sau khi các mẫu được đông khô, bảo vệ nitơ, vận chuyển xuyên quốc gia ở nhiệt độ phòng (Vương quốc Anh → California, Hoa Kỳ), độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của OE240 đối với các nhãn EquiSPLASH bổ sung (bao gồm 11 loại lipid) chỉ là 24%, mặc dù cao hơn 13% so với các mẫu không vận chuyển, nhưng không có độ lệch hệ thống, cho thấy những biến động nhỏ do vận chuyển mang lại không ảnh hưởng đến độ tin cậy của dữ liệu.

Hơn nữa, tỷ lệ chồng chéo lipid khác nhau giữa kết quả xét nghiệm OE240 và kết quả xét nghiệm Q Exactive Plus là 73% (Hình 7B). Kết luận cốt lõi "sự suy giảm đáng kể về sự phong phú của PC (36: 4) trong các tế bào đơn trong nhóm bị bức xạ" tái hiện trong cả hai phòng thí nghiệm (Hình 7C), chứng minh đầy đủ rằng kết quả xét nghiệm Orbitrap có độ ổn định và khả năng lặp lại tốt. Lợi thế này phá vỡ giới hạn của "các mẫu cần được xử lý tại chỗ để phát hiện quang phổ khối" và đặt nền tảng cho sự hợp tác liên phòng thí nghiệm, tiêu chuẩn hóa kỹ thuật của liposomics đơn bào.

Hình 7. Kết quả xét nghiệm lipid đơn bào OE240 (màu cam) và Q Exactive Plus (màu xanh) trong phòng thí nghiệm offsite cho thấy tuyến tính nặng tốt

(Click để xem ảnh lớn)

　　OE240 Advantage IV: Liên kết dữ liệu và chức năng để cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về xác nhận cơ chế sinh học

Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu liposomics là làm sáng tỏ mối liên hệ giữa "sự thay đổi lipid và chức năng tế bào", với phổ khối truyền thống thường chỉ xuất ra danh sách lipid và khó liên kết với trạng thái sinh lý của tế bào, dẫn đến việc thiếu một chuỗi bằng chứng đầy đủ cho việc phân tích cơ chế.

Dữ liệu phát hiện của OE240 cho thấy sự liên kết sâu sắc với chức năng của tế bào: Thứ nhất, OE240 đã phát hiện "sự giảm đáng kể phospholipid không bão hòa đa (PUFA-PL) trong các tế bào bên ngoài trong nhóm bức xạ", kết quả phù hợp chính xác với "sự gia tăng đáng kể về số lượng và kích thước của các giọt lipid" được quan sát bằng hình ảnh tế bào sống. Thủy phân phospholipid không bão hòa đa được biết là một bước quan trọng trong việc hình thành các giọt lipid, và cả hai kết hợp để xác nhận rằng "tái tạo chuyển hóa lipid do bức xạ" không phải là ngẫu nhiên, mà là điều hòa hoạt động của các tế bào để đối phó với căng thẳng; Thứ hai, mô hình Support Vector Machine (SVM), được xây dựng dựa trên dữ liệu lipid của OE240, có thể phân biệt các tế bào bức xạ với các tế bào kiểm soát với độ chính xác 96% (AUC=0,94) và 11 trong số 12 tế bào người ngoài cuộc được phân loại là "nhóm bức xạ", cung cấp bằng chứng trực tiếp về "hiệu ứng người ngoài cuộc do bức xạ gây ra".

Sự liên kết hoàn chỉnh này của "sự thay đổi phân tử lipid - chức năng hình thái tế bào - hiệu ứng sinh học" đã làm cho kết luận của nghiên cứu trở nên thuyết phục hơn và cho thấy giá trị cốt lõi của OE240 trong phân tích cơ chế.

　　Kết luận

Với bốn ưu điểm cốt lõi là độ nhạy cực cao, chuyển đổi phân cực, ổn định, liên kết dữ liệu và chức năng, OE240 đã thành công trong việc biến "phân tích mẫu tế bào đơn qua phòng thí nghiệm" từ hình dung thành hiện thực. Nghiên cứu này không chỉ lần đầu tiên tiết lộ cơ chế điều hòa lipid của bức xạ đối với các tế bào ung thư tuyến tụy và tế bào ngoài cuộc ở cấp độ tế bào đơn, cung cấp một góc nhìn mới về tối ưu hóa xạ trị ung thư, mà còn xác minh độ tin cậy và tính thực dụng của OE240 trong nghiên cứu liposomics đơn bào.

Trong tương lai, với sự tối ưu hóa hơn nữa của công nghệ, OE240 dự kiến sẽ đóng một vai trò trong nhiều lĩnh vực hơn: cấp độ lâm sàng có thể được sử dụng để phân tích lipid đơn bào ở bệnh nhân khối u, phân biệt giữa các nhóm tế bào nhạy cảm với xạ trị và kháng thuốc; Trong nghiên cứu cơ bản có thể hỗ trợ phân tích cơ chế lipid đơn bào của bệnh truyền nhiễm, bệnh chuyển hóa. Là một công cụ quan trọng để mở ra "thế giới lipid đơn bào", OE240 sẽ tiếp tục thúc đẩy tiêu chuẩn hóa và công nghiệp hóa liposomics đơn bào, cung cấp cơ sở phân tử chính xác hơn cho y học chính xác và nghiên cứu dược phẩm.

Quét mã xem nguyên văn

　　Văn bản gốc:Saunders KDG, von Gerichten J, Deshpande R, et al. Lipidomics tế bào đơn bằng nghiên cứu liên phòng thí nghiệm LC-MS tiết lộ tác động của bức xạ X-ray đối với dòng tế bào ung thư tuyến tụy và những người phụ thuộc của nó. Hóa học hậu môn. 2025; 97(25):13532-13541. Doi:10.1021/acs.analchem.5c02010

Bài viết cuối cùng:Đổi mới Chromeleon, giải quyết vấn đề tuân thủ

Bài viết tiếp theo:Lợi ích gấp đôi 11! Thuê dụng cụ mới của Seimer để sử dụng phòng thí nghiệm thông minh quản lý di động iPad