——致敬前輩?賦能青年
2025年9月22日,2025 年中國質譜學術大會在鄭州落下帷幕。圍繞“中國質譜——凝心聚力,共創未來”的主題,來自全國 138 所高校/科研院所/企業以及日本兩所高校的 2000 余位專家學者匯聚一堂,共同探討質譜技術的最新進展、應用挑戰與未來趨勢。過去三天時間內,大會舉行了 2 場大會報告、 32 場分會報告,交流了 500 多個學術和技術報告,囊括儀器研發與質譜理論基礎、新方法與新技術、生命科學與醫藥、環境與食品、臨床質譜、質譜成像、能源材料、地球科學和公共安全等主題。
本次大會上,特別頒發了“質譜終身成就獎”和“質譜優秀青年人物”獎項。“質譜終身成就獎”授獎南京大學陳洪淵院士,感謝其為中國質譜發展方面作出的卓越貢獻。“質譜優秀青年人物”基礎研究類獲獎人為中科院大連化物所王方軍教授、復旦大學喬亮教授,質譜儀器類獲獎人為蘇州安益譜張小華高工。三位青年獲獎者在本次大會閉幕式上均作了學術報告,分別介紹了“極紫外激光解離質譜”、“深度學習用于蛋白質組和后修飾蛋白質組”以及“國產高分辨靜電阱質譜的研發和應用”方向的突破性進展。
大會現場
廠商概覽
墻報展覽
學術報告
閉幕式的學術報告環節,北京大學王初教授、中科院大連化物所王方軍教授、復旦大學喬亮教授以及蘇州安益譜張小華高工帶來精彩的大會報告,鄭州大學郝新奇教授和寧波大學丁傳凡教授共同主持。
鄭州大學郝新奇教授和寧波大學丁傳凡教授擔任主持人
北京大學 王初 教授
王初教授作題為“化學和計算驅動的功能蛋白質組學”的報告。他表示,半胱氨酸在蛋白質組學研究中扮演重要的角色。為了高通量的發現半胱氨酸,課題組開發了 isoTOP-ABPP —— 一種用于識別和 ASPD 量化探針標記位點的定量 MS 平臺。但是其還有一些局限性,團隊對其進行了優化:首先通過 DIA-ABPP 進行的全面標記定量半胱氨酸組分析。其次,通過 DDA-ABPP 對 Se蛋白組進行分析同位素分析。但是其還存在技術挑戰:缺乏高計算速度的同位素特征識別算法、質譜控制軟件以及同位素特征的方法。為此,課題組進行了各種探索,發展了一種 isoSTAR 策略。結果表明,與 DDA 相比,isoSTAR 具有顯著增強的分析性能。并且,可以通過 isoSTAR 發現并驗證的新型半胱氨酸羧基烷基化反應。并且,應用后發現,通過同位素標記的 4-SU 和 isoSTAR 對 RNA 結合蛋白進行特定位點分析,發現新的 RNA 結合位點受 PTM 調控。
另外,他還介紹了關于基于高通量 EV 蛋白質組學的 AI 驅動生物標志物發現的研究。團隊開發了一種高效的高效蛋白質組學策略,該策略具有高通量、高靈敏度和覆蓋范圍廣的優勢,有助于實現實際的臨床應用。已將這種方法對結直腸癌 (CRC) 的早期篩查和診斷進行了研究,在單盲隊列研究中表現出色,還將開發的策略應用范圍擴展到了評估 HBV 感染患者肝纖維化活動程度及其藥物反應方面。另外,該方法還可以適用于其他臨床疾病。
中國科學院大連化學物理研究所 王方軍 教授
王方軍教授作題為“極紫外激光解離質譜”的報告。蛋白質非共價作用不穩定且高度動態,精準表征極為困難。現有譜學測量技術表征蛋白質非共價作用仍然面臨巨大挑戰,常規質譜“振動激發態解離”破壞蛋白質非共價作用,因此需要解決關鍵科學問題和技術挑戰:如何選擇性激發并解離蛋白骨架共價鍵,在碎片中保留非共價作用。而電子激發態解離可避免破壞非共價鍵。為此,團隊研制了可調波極紫外激光解離質譜,這是國際首臺 50-200nm 極紫外光解離質譜系統。
該儀器具有準分子和自由電子激光光路整合系統(可實現 50-200nm 內可調波長)、真空度動態感知精密控制系統(光進得去,真空度跨越 4 個數量級)、靜態電噴霧離子化裝置(亞微米納流靜態非變性電噴霧)、碎片信號反饋多維光路調諧系統(光打得準,激光與離子東高時空精度匹配)等關鍵技術。應用上:電子激發態解離顯著提升蛋白質骨架解離效率,碎片離子種類和蛋白質序列覆蓋率顯著提升,為抗體測序提供更大的手段。不同解離方式蛋白質測序對比,極紫外激光解離是整體蛋白質解離和測序的最佳策略。光解離碎片精準定位蛋白質非共價作用,來看:窄脈寬激發抑制熱振動傳遞,提升光解離碎片中配體非共價作用的保留。
應用該儀器,團隊進行了關于“蛋白變體和構象分辨結構表征”和“致病性構象表征和新藥發現”等方向的研究。探測蛋白變體和構象分辨結構表征方面,光解離碎片分析精準定位蛋白質與脂肪酰鏈疏水作用,細胞原位極紫外激光解離質譜技術可以解析胞內鈣調蛋自共存構象中配體非共價作用。在致病性構象表征和新藥發現方面,致病性突變的瞬時動態結構、無序相互作用和多肽的組裝次序探索困難,極紫外激光解離質譜技術可以對蛋白質或多肽瞬時動態致病靶標的新藥進行構象調控分析。
最后他總結道,相較于常規質譜,極紫外激光解離質譜以選擇性極紫外光激發、激發時間 1ps /5ns 、電子激發態解離,具有斷強健(共價健)、留弱健(非共價健)的創新點,為蛋白質非共價作用表征提供了獨特技術!
復旦大學 喬亮 教授
喬亮教授作題為“深度學習用于蛋白質組和后修飾蛋白質組”的報告,主要介紹了針對譜圖信息挖掘不夠充分的問題,發展了深度學習肽段譜圖預測方法,解決了磷酸化位點錯誤率評估問題,突破了糖基化位點和結構解析難題,從而提升了蛋白及后修飾分析的準確性和靈敏度。具體如下:
譜圖信息深度解析是蛋自質組研究的關鍵,而深度學習實現了對肽段色譜質譜行為預測,彌補了傳統數據解析缺失的信息。團隊通過深度學習促進蛋白質定性定量:基于深度學習的肽段預測二級譜圖與實驗譜圖高度相似,達到了重復實驗的效果;保留時間預測、肽段可檢測性預測方面也都與實現值相關性高。實現直接從一級質譜信號鑒定蛋白:深度學習預測色譜保留時間、離子遷移率、質譜響應值用于 MS1 鑒定,額外鑒定了近 100% 的質譜信號。
由于蛋白磷酸化位點定位依賴于位點特異性碎片的觀測,團隊建立不同位點的磷酸化肽,碎片的相對峰強度不同,并且深度學習預測磷酸化肽段碎片峰強度用于位點定位的思路。經過實驗,基于深度學習的磷酸化肽段二級譜圖預測效果達到了實驗重復,還進行了磷酸化位點鑒定錯誤率評估,得到的位點錯誤率與實際錯誤率高度一致。應用在實際樣本上,磷酸化位點鑒定數提高>70%。
另外,由于存在糖基化高度復雜,具有位點和結構異質性,難以解析結構的挑戰,團隊建立圖神經網絡用于糖肽結構表示,用于蛋白糖基化結構和位點解析的思路。實驗表明:基于深度學習的糖基化肽段二級譜圖預測:在不同物種及不同數據集中均取得了精準二級譜圖預測。去除診斷離子后,仍然能夠區分不同的糖結構。并且,新發布的 DeepGPO 也可以用于 O-糖肽二級譜圖預測。
蘇州安益譜 張小華 高工
張小華博士作題為“國產高分辨靜電阱質譜的研發和應用”的報告。首先,他介紹了國產質譜儀發展現狀:國產質譜國內總市場占有率< 7% ,進口品牌長期壟斷,高端質譜空白仍然存在,高分辨質譜突破迫在眉睫。他介紹,靜電阱為一個雙曲函數 + 一階廣義卡西尼亞卵形線函數;而加上更高階廣義卡西尼亞卵形線函數(在阱內放置更多電極實現),就可得到更多樣的 Cassitrap 形式。
國產靜電阱質譜儀的研發,要考慮分辨率和質量精度。已知離子在阱里面諧振時間越長,分辨率越高。因此,團隊把問題拆分后各個突破。離子注入方面:安益譜 D-trap 突破 LMCO ,允許容納質量范圍更寬的例子; Qtrap 功能:四極桿選擇離子模式更低的檢出限;透鏡組可達 50% 的離子傳輸效率。另外,團隊進行了高壓穩定性 (ppm級) 、系統級電磁兼容噪聲優化技術、納秒級高壓脈沖切換速度、亞微米級曲面加工精度、超高真空、增強傅里葉變換、全譜近無損數據壓縮算法等關鍵技術突破。
Cassitrap 120K 靜電阱質譜,堅持國產靜電阱定性+定量的技術方案,朝著高分辨、全譜、定性精準、定量準確、體積小、成本低、易維護的方向,已經達到了關鍵指標:質量精度 <2ppm 、分辨率 >120K(1.5Hz,131m/z) 、掃描速度 >10Hz 、單譜動態范圍 >5000 ,最終達到Cassitrap 120K 靜電阱質譜 > 一臺單四級桿質譜 + 一臺高分辨質譜的效果,目前在同位素檢測等領域的應用良好,提高了定性效率。
最后,他總結道,高分辨靜電阱的研發,既是理論問題,也是工程問題,二者缺一不可。應當基于現有研發基礎上再創新,往高分辨、高通量技術發展。未來的產業鏈有待大家一起共建(加工、算法、數據庫、應用)。
閉幕式及頒獎典禮
閉幕式上,頒發了 10 個“優秀口頭報告獎”和 30個 “優秀墻報獎”,以鼓勵青年質譜學者深耕學術領域,積極創新、再接再厲。
鄭蘭蓀院士和郭寅龍研究員頒發“優秀口頭報告獎”
謝孟峽教授和王初教授頒發“優秀墻報獎”
丁傳凡教授和喬亮教授頒發“優秀墻報獎”
王方軍教授和張小華高工頒發“優秀墻報獎”
鄭州大學張書勝教授作大會總結
張書勝教授總結道,2025 年中國質譜學術大會是中國質譜界的又一次盛會。感謝所有參與本次會議的人員,為我國質譜領域的科研工作者們提供了一個合作交流的寶貴機會。本次大會,共有 2000 余名代表參加,涵蓋全國 138 個高校、科研院所和企業,以及日本的兩所高校。其中,500 余位代表作了學術報告和技術報告,40 余家參展企業展示最新的裝備和質譜技術。
此次大會,通過學術報告和熱烈討論和交流,碰撞出新的質譜學術思想。值得關注的是,大會特別設立并頒發了 “質譜終身成就獎”“質譜優秀青年人物獎”,以及優秀口頭報告獎和優秀墻報獎。感謝陳洪淵院士等老一輩質譜學者的杰出貢獻,也欣喜地看到青年科學家在本次大會中展現出蓬勃朝氣與扎實功底,彰顯了我國質譜領域的人才梯隊活力。期望未來,產學研協同創新力量持續助力質譜領域發展,推動質譜技術在生命科學、環境監測、高端制造等關鍵領域加速突破、落地應用,為我國質譜學科的高質量發展注入持久動能。
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