本書是“色譜技術叢書”的分冊之一,結合目前的研究進展重點介紹了色譜技術在臨床診斷標志物、藥物代謝、脂質組學、蛋白質組學以及代謝組學等方面的應用,包括分析策略、前處理方法、定性定量手段以及大量的應用實例。
本版與第一版相比在內容結構上做了較大的優(yōu)化與調整,刪去了概述、脫氧核糖核酸(DNA)的電泳與色譜分析、生物技術藥物的純化及鑒定等內容,增加了“色譜在藥物代謝研究中的應用”“色譜在脂質組學分析中的應用”“色譜在代謝組學研究中的應用”三章,并對“色譜在生物標志物研究中的應用”和“色譜在蛋白質組學研究中的應用”兩章做了大量更新。
本書整體上突出實用性,注重將基礎知識與色譜技術在生命科學中應用的進展結合,提供了系統(tǒng)了解色譜技術在生命科學熱點領域應用的方法和解決策略等綜合信息,內容豐富、資料翔實,可供從事與生命分析科學有關的科研人員與學生參考。
適讀人群 :供從事與生命分析科學有關的科研人員與學生參考。
1.本書是“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目“色譜技術叢書”中專門介紹色譜在生命科學中應用的分冊。
2.本書主要介紹了結合目前的新進展重點介紹了色譜技術在臨床診斷標志物、藥物代謝、脂質組學、蛋白質組學以及代謝組學等方面的應用,包括分析策略、前處理方法、定性定量手段,以及大量的應用實例。內容既具有知識的系統(tǒng)性,同時也緊密關聯(lián)分析實踐,具有很強的實用性。
3.本書作者均為色譜領域的知名學者,書中總結了他們多年的研究經(jīng)驗。
4.本版較上一版內容變化大,充分反映色譜技術進展,更貼近科學研究和分析檢測實踐。
前言
色譜技術作為一種強大的分離分析手段,在生命科學中有著非常廣泛的應用。近年來為蛋白質組學、代謝組學、脂質組學等新興領域提供了解決問題的關鍵技術,大大提高了生命科學研究的效率。目前色譜已發(fā)展為與質譜、光譜、核磁共振等儀器聯(lián)用,尤其是色譜-質譜的成功聯(lián)用,克服了色譜缺乏標準樣品時定性較難和分析復雜混合物時數(shù)據(jù)處理困難等問題,為色譜技術在生命科學領域的應用開拓了更為廣闊的前景。
本書自2007年第一版出版以來,受到廣大讀者的大力支持和一致好評,為色譜在生命科學研究中的應用發(fā)揮了積極的推動作用。第一版出版至今,色譜技術在生命科學多個領域的研究和應用取得了巨大的進展。尤其是在臨床診斷和疾病標志物篩選,在蛋白質組學、脂質組學、代謝組學和樣品前處理等方面都取得了重要突破。為了適應新技術的發(fā)展和應用,對本書進行了修訂工作。
與第一版相比,新版保留了闡述的基礎知識,但在內容上進行了優(yōu)化與完善,增加了“色譜在藥物代謝研究中的應用”“色譜在脂質組學分析中的應用”“色譜在代謝組學研究中的應用”等內容;谀壳吧茖W研究中的熱點領域,更新了色譜在生物標志物研究中的應用,包括增加了參考方法開發(fā)、標準物質定值等內容;更新了色譜在蛋白質組學方面的應用,包括增加了親和材料的應用,外泌體蛋白質組學等研究內容,并增加了大量精美圖片和示意圖。
全書內容共分為5章,結合目前研究的最新進展重點介紹了色譜技術在臨床診斷標志物、藥物代謝、脂質組學、蛋白質組學以及代謝組學等方面的應用。包括分析策略、前處理方法、定性定量手段以及大量的應用實例。
宋德偉負責全書的統(tǒng)編工作,并負責第一章的編寫;第二章由李樺、郭繼芬編寫;第三章由劉虎威編寫;第四章由張養(yǎng)軍編寫;第五章由董方霆、程建華編寫。此外,劉鈺、張春鸝、高興、劉健儀、馬凌云等也參加了本書的部分編寫工作。由于篇幅和學識所限,在書中我們只選擇了這一廣闊領域中的幾個方面加以論述,尚未論及的其他領域和研究范圍同樣非常重要,希望將來有機會能得到補充和完善。
在本書即將出版之際,衷心感謝本書第一版作者廖杰研究員的指導和大力支持;感謝汪正范研究員在百忙之中對書稿進行審閱并提出建設性的修改意見;感謝李紅梅研究員在本書出版過程中給予的熱情關注和支持;感謝本書責任編輯在編寫過程中給予的大力支持和多方面的幫助。
由于編者的水平和時間所限,書中一定會有不足之處,衷心希望廣大讀者予以批評指正。
編者
2019年6月于北京
第一版前言
生命科學是研究各種生命現(xiàn)象的本質、發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律,以及各種生物之間、生物與環(huán)境之間相互關系的科學。近年來,生命科學研究取得了重大進展,并以其發(fā)展促進了農業(yè)、醫(yī)學和其他相關領域的進步,而色譜作為一種不可缺少的工具和手段,在其發(fā)展過程中,發(fā)揮了至關重要的作用。遵照叢書主編傅若農教授的要求,我們對色譜在這一領域中的部分應用進行了綜述,希望能為從事基礎醫(yī)學、臨床化學和生物制藥工作的研究人員和技術人員提供參考。
本書首先簡要介紹了生命科學研究中常用的色譜技術,然后分別討論了這些技術在脫氧核糖核酸分析、生物技術藥物純化與鑒定、生物標志物檢測和蛋白質研究中的應用。全書共五章,由廖杰和錢小紅統(tǒng)編,其中第一、三章由董方霆編寫;第二章根據(jù)田惠君博士(DNA的電泳分析)和李鴻彪博士(DHPLC的原理及應用)提供的資料由廖杰編寫;第四章由廖杰編寫;第五章由張養(yǎng)軍編寫。
盡管本書名為《色譜在生命科學中的應用》,但由于篇幅和學識所限,在書中我們只選擇了這一廣闊領域中的幾個方面加以論述,尚未論及的其他領域和研究范圍同樣非常重要,希望將來有機會能得到補充和完善。
在本書即將出版之際,衷心感謝在編寫過程中,叢書主編傅若農教授、副主編劉虎威教授所給予的指導和幫助,感謝田惠君博士、李鴻彪博士提供DNA分析方面的詳盡資料,感謝劉國詮教授在百忙之中對書稿進行審閱。
由于編者的水平和時間所限,書中一定會有不少疏漏,衷心希望廣大讀者予以批評指正。
編者
2007年6月
宋德偉,中國計量科學研究院化學所副研究員;全國儀器分析測試標準化技術委員會(SAC/TC481)副秘書長;全國醫(yī)用臨床檢驗實驗室和體外診斷系統(tǒng)標準化技術委員會(SAC/TC136)委員;中國臨床應用生物化學與分子生物學會理事、北京市臨檢中心檢驗醫(yī)學標準化專家委員會委員;《標記免疫分析與臨床》雜志編委。
長期從事疾病診斷標志物標準物質研究。作為課題負責人承擔十三五國家重點研發(fā)計劃“重要體外診斷試劑標準物質的研制及溯源技術評價研究”、國家重大項目863“心腦血管慢性損傷及急救指標等體外診斷試劑的研制”、“十二五”國家科技支撐計劃重點項目 “重要腫瘤標志物標準物質的研究”等多個項目。獲省部級科技進步獎2項、局級科技進步獎3項。制定國家標準4項,研制蛋白質大分子國家一級標準物質4項,獲得國家授權發(fā)明專利4項(第1發(fā)明人3項、第2發(fā)明人1項)、實用新型專利1項、軟件著作權1項。參編論著2部(任編委),發(fā)表論文50余篇,其中SCI/EI收錄二十余篇,培養(yǎng)研究生10余人。
第一章 色譜在臨床診斷標志物中的應用
第一節(jié) 概述 1
一、臨床診斷標志物的分類與應用 1
二、臨床診斷標志物分析方法概述 3
第二節(jié) 診斷標志物樣品處理技術 6
一、樣品的采集和預處理 6
二、小分子診斷標志物的樣品處理 10
三、大分子診斷標志物的樣品處理 19
第三節(jié) 氣相色譜-質譜聯(lián)用技術在臨床診斷標志物分析中的應用 21
第四節(jié) 液相色譜在臨床診斷標志物分析中的應用 25
一、液相色譜技術在葡萄糖測定中的應用 25
二、液相色譜技術在神經(jīng)遞質檢測中的應用 28
三、液相色譜技術在尿液代謝物檢測中的應用 31
第五節(jié) 液相色譜-質譜聯(lián)用技術在臨床診斷標志物分析中的應用 36
一、液相色譜-質譜聯(lián)用技術在腫瘤標志物檢測中的應用 37
二、液相色譜-質譜聯(lián)用技術在糖化血紅蛋白檢測中的應用 40
三、液相色譜-質譜聯(lián)用技術在心血管疾病診斷中的應用 42
四、液相色譜-同位素稀釋質譜在參考方法建立中的應用 47
五、液相色譜-同位素稀釋質譜在臨床診斷標志物標準物質定值中的應用 51
參考文獻 55
第二章 色譜在藥物代謝研究中的應用
第一節(jié) 概述 58
一、藥物的生物轉化和代謝產(chǎn)物 58
二、藥物代謝和藥代動力學研究方法 59
三、藥物代謝研究中的生物樣品及前處理方法 60
第二節(jié) 色譜及其聯(lián)用技術在藥物代謝定量分析中的應用 62
一、氣相色譜和氣相色譜-質譜聯(lián)用的藥物定量分析技術 62
二、液相色譜和液相色譜-質譜聯(lián)用的藥物定量分析技術 64
三、藥物及其代謝產(chǎn)物的定量分析方法建立和驗證 66
四、藥物及其代謝產(chǎn)物的色質聯(lián)用定量測定方法應用實例 71
第三節(jié) 藥物代謝研究中的液相放射性色譜技術 82
一、藥物代謝的放射性示蹤技術 82
二、液相放射性色譜技術 84
三、應用實例:液相放射性色譜法研究丁螺環(huán)酮在人肝微粒體的代謝產(chǎn)物譜 87
第四節(jié) 液相色譜-質譜聯(lián)用技術檢測和鑒定藥物代謝產(chǎn)物 91
一、新藥發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程中的藥物代謝產(chǎn)物的研究 91
二、藥物代謝產(chǎn)物的定性定量分析 91
三、應用實例:DAPA-7012的大鼠肝微粒體代謝產(chǎn)物分析 93
參考文獻 97
第三章 色譜在脂質組學分析中的應用
第一節(jié) 概述 98
一、脂類化合物和脂質組學 98
二、脂質組學分析方法概述 103
第二節(jié) 脂質組學分析樣品處理技術 105
一、液液萃取方法 105
二、其他萃取方法 107
三、衍生化方法 108
第三節(jié) 氣相色譜和超臨界流體色譜在脂質組學分析中的應用 110
一、脂質組學分析中的氣相色譜方法 110
二、脂質組學分析中的超臨界流體色譜方法 115
第四節(jié) 液相色譜在脂質組學分析中的應用 120
一、概述 120
二、基于一維液相色譜的脂質組學分析方法 121
三、基于二維液相色譜的脂質組學分析方法 126
第五節(jié) 毛細管電泳在脂質組學分析中的應用 140
一、概述 140
二、脂質組學分析中的毛細管電泳方法 141
三、脂質組學分析中的毛細管電泳-質譜聯(lián)用方法 142
第六節(jié) 結語 146
參考文獻 147
第四章 色譜在蛋白質組學研究中的應用
第一節(jié) 概述 152
第二節(jié) 生物樣品處理方法 156
一、勻漿破碎 157
二、固體研磨破碎法 158
三、超聲破碎法 158
四、組織、細胞清洗和蛋白質提取 158
第三節(jié) 色譜在蛋白質預分離和鑒定中的應用 160
一、色譜用于蛋白質混合物的預分離 160
二、液相色譜-質譜聯(lián)用方法對整體蛋白質直接分析 162
三、液相色譜-質譜聯(lián)用技術在整體蛋白質直接分析中的應用 164
四、色譜預分離與液相色譜-質譜聯(lián)用技術在復雜蛋白質混合物分析中的應用 169
第四節(jié) 色譜在多肽分離和鑒定中的應用 174
一、一維液相色譜-質譜聯(lián)用對簡單肽混合物的分離鑒定 174
二、二維液相色譜-質譜聯(lián)用對復雜多肽混合物的分離鑒定 176
三、反相高效液相色譜雙梯度洗脫分離肽混合物及質譜分析 178
四、液相色譜-質譜聯(lián)用對嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒結構蛋白質的分析鑒定 187
第五節(jié) 色譜在翻譯后修飾蛋白質組研究中的應用 192
一、色譜在磷酸化修飾蛋白質組研究中的應用 192
二、IMAC親和提取結合生物質譜用于磷酸化修飾蛋白質的分析鑒定 195
三、色譜在糖基化修飾蛋白質和多肽研究中的應用 205
四、凝集素親和色譜-毛細管液相色譜-質譜聯(lián)用用于N-糖基化修飾蛋白質及修飾位點分析 209
第六節(jié) 色譜在定量蛋白質組研究中的應用 212
一、基于液相色譜-質譜的蛋白質組相對定量標記技術 212
二、同位素標記結合液相色譜-多反應監(jiān)測質譜的蛋白質絕對定量方法 219
第七節(jié) 色譜在臨床蛋白質組學研究中的應用 220
參考文獻 221
第五章 色譜在代謝組學研究中的應用
第一節(jié) 代謝組學研究方法概述 226
第二節(jié) 代謝組學中的生物樣本 231
一、細胞樣本 231
二、微生物樣本 235
三、血液樣本 236
四、尿液樣本 242
五、組織樣本 246
六、其他生物樣本 250
第三節(jié) GC-MS聯(lián)用技術在代謝組學研究中的應用 254
第四節(jié) LC-MS聯(lián)用技術在代謝組學研究中的應用 262
第五節(jié) 代謝組學中的數(shù)據(jù)處理 269
第六節(jié) 基于色譜技術的代謝組學分析在疾病研究中的應用 276
一、代謝組學在糖尿病研究中的應用 276
二、代謝組學在肝病研究中的應用 283
三、代謝組學在其它疾病研究中的應用 290
參考文獻 297