近期，中南大学吴倩副教授和卢红梅教授课题组在《Analytical Chemistry》上发表题为“Photoinduced Online Enrichment−Deglycosylation of Glycolipids for Enhancing Lipid Coverage and Identification in Single-Cell Mass Spectrometry”的文章，作者开发了一种新型的在线光诱导鞘糖脂(Glycosphingolipids, GSLs)富集-脱糖基化分析方法，提高了GSLs的分析覆盖率，并用于单个神经元细胞的GSLs质谱分析。单细胞脂质组质谱分析常常受限于脂质覆盖率低、结构信息不完整等因素，特别是具有重要的信号传输和细胞黏附功能的GSLs，其在单细胞内丰度很低且电离性差，易受磷脂酰胆碱(PCs)等高丰度易电离脂质的干扰，目前常用衍生化、引入标签、脉冲直流纳升电喷雾电离等方式进行信号增强处理，但仍存在谱图复杂或异构体干扰等局限性，GSLs的样品前处理是其分析鉴定的关键。二氧化钛(TiO2)同时具有选择性亲和力和光催化性能，多羟基分子能与其键合，并形成空穴捕集位点以启动光氧化过程。基于此，作者研究了TiO2对GSLs的选择性吸附及氧化光解行为，建立了一种快速在线吸附-光诱导解吸的单细胞质谱分析方法。首先，作者选用脂质标准品PC(16:0/18:1), Cer(d18:1/18:0), SM(d18:1/16:0), GlcCer(d18:2/16:0), LacCer (d18:1/25:4), PI(18:2/16:0)研究其在TiO2上的选择性吸附及光诱导解吸过程，通过UV光照前后TiO2表面和溶剂内脂质含量衡量光解吸效果。通过对比各种溶剂下（不同比例的氨、甲醇或水与乙腈混合）的光解吸效果，作者选用吸附效果好、光解吸效率最高的6% 氨−甲醇/乙腈 (1:1, v/v)为实验条件（图1）。另外，通过比较GlcCer及其脱糖基化产物Cer的串联质谱MS2谱图，可发现此方法能获得酰基与鞘氨醇链的更多碎片信息。值得一提的是，本文首次报道了在TiO2表面糖脂的高效脱糖基化这一过程。![]()
接着，作者使用环境液相萃取系统，在毛细管内涂层负载多孔TiO2并连接质谱，选择大鼠大脑海马体区组织切片进行新方法的分析，比较UV光照前后的解吸效果及谱图碎片信息，发现新方法能更多地鉴定出20种HexCer和13种LacCer，总鉴定GSLs是传统直接分析的9倍（37 vs 4），大大提高了GSLs的分析覆盖率。同时，利用新型光诱导解吸法还可提升脂质结构解析的性能，如图2所示，对比发现该方法可鉴定出HexCer（d18:1/24:1-OH）中-OH和C=C的位置信息，碎片信息也更加丰富。
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图2 新型光解吸法(C-1)与普通化学解吸法(C-2)分析HexCer的MS谱图对比
最后，作者将该方法应用到单细胞质谱研究之中，选取单个HT22神经元和BV2小胶质细胞作为分析样本，结果显示两种细胞内脂质组成差异明显，在单细胞分析中从两种细胞内共鉴定出31种脂质，包括11种GSL，具有较高的灵敏度。但其分析得到的磷脂和糖脂种类仍远少于脑组织切片样本，这可能是单细胞分析样本量较组织切片过少所导致。
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综上，作者建立了一种新型的光诱导富集-脱糖基化方法，用于提高GSLs的分析覆盖率并提供更多的单细胞脂质组信息，为结合材料的选择性亲和性和光催化性能用于光控吸附-解吸及结构修饰拓展了新的思路。
研究集中在结合新型的功能材料、光化学反应和数学模型开发新的原位富集与标记方法、空间分辨原位采样平台、以及原位定量校正方法，实现高通量、高覆盖范围和准确定性定量的代谢物组织成像、单细胞分析和原位活体快速检测。研究方向主要为光谱分析与化学计量学；质谱联用技术与代谢组学研究；无损分析技术与文物智能保护；机器学习与化学信息学；新型样本前处理方法研究。
