前言：

行表征。質譜 (MS) 技術的進展能夠幫助我們對一個人體樣本中數以千計的化學物質 進行測定 [1]。對人體內環境中所有化學暴露的全面測定和表征是暴露組分析的主要目標。

在“暴露組”這一范式中，內環境由參與循環的所有生物活性化學物質構成，無論其來 自遺傳還是暴露或其他來源 [2]。這些物質包括食物中的化學物質、藥物、污染物、生物 轉化產物（代謝物）、外源性 DNA 及其他外源性、內源性化學物質和暴露源 [3]。可以 通過制定質譜策略以采用少量來自人群研究的人體樣品檢測這些化學分析物，從而確定 慢性疾病的風險因素。

 

暴露組學：

暴露組學是一種利用 NMR、質譜和生物信息學等工具表征和測定暴露組的應用。暴露組 學主要針對單一暴露特性或遺傳特性無法*解釋某一人群患病風險的復雜慢性疾病。 利用精心設計的病例對照研究即可確定健康人群與患病人群間暴露譜的差異。如果將這 些病例研究套用到更大的前瞻性群組分析中，即可在發病前驗證所測定分析物與患者預 后之間的因果關系。

需要注意的是，暴露組學需要采用靶向和非靶向兩種分析方法來測定人體樣品中高濃度 和低濃度的化學物質。人體系統中存在的多種外部環境污染物的濃度比食品、藥品化合 物或代謝物的濃度低數千倍（圖 1），且通常低于實驗室條件下非靶向方法的檢測限 [4]。 為測定這些低豐度分子，可以在液相、氣相或二者共用的條件下使用 MS/MS 方法。金 屬與復合有機金屬可通過 ICP-MS 進行測定。而更需要注意的是，雖然多數分析采用血 液樣品進行，但也需要對淋巴液、唾液、尿液或乳汁等其他基質樣品進行分析。

靶向暴露組學方法示例：

本文通過測定少量血漿中的難降解有機污染物 (POP) 來舉例說明靶向暴露組學研究。如 圖 1 所示，DDE、PCB、PBDE 和二惡英等 POP 的濃度均低于非靶向研究的檢測限 (LOD) (0.1 µM)。實際上，采用液相色譜-飛行時間或傅立葉變換質譜的探索型分析對約 70% 的暴露組成分均無法檢測。氣相色譜-三重四極桿質譜 (GC-MS/MS) 提供的同時具 有高靈敏度和專屬性的方法對于達到人暴露組全面定量和表征所需的 LOD *。 由于群組研究的生物樣本非常寶貴，因此研究人員通常只能得到少量生物體液用于分析。 然而，多數血液中 POP 的測定流程都需要大體積樣品以便進行提取。例如，與美國國家 健康與營養調查研究 (NHANES) 有關的 Lab 28 方法需要 10 mL 樣品用于測定血清中的 POP。因此，嚴格的提取和高靈敏度/專屬性的質譜方法是確保在 200 µL 樣品中檢測到 分析物的至關重要的因素。研究人員仍在不斷努力將樣品量降低至 100 µL 甚至更少。 

 

方法：實驗中提取了 49 份人血漿樣品和三份合并參考樣品（每份 200 µL）。所采用的流程如下： 1. 取 200 µL 血漿 2. 加入 1 mL 10 M 尿素 3. 再加入 1 mL 10% 丙醇/水溶液、1 mL 甲醇和 6 mL 石油醚 4. 離心并轉移有機相 5. 用約 1 g 的弗羅里硅土進行過濾 6. 用 MTBE/石油醚洗脫 7. 蒸發至干 8. 進樣前復溶

 

實驗采用 Agilent 7890B GC 以及在 El MRM 模式下運行的 Agilent 7010A GC 三重四極 桿質譜儀。色譜柱為 Agilent J&W HP-5ms 超高惰性色譜柱 (30 m × 250 µm, 0.25 µm)。 傳輸線溫度為 300 °C，離子源溫度為 350 °C。碰撞氣為氮氣，流速 1.5 mL/min。采用 目標 MRM 分析 6 個 POP 化學分類中的 67 種 POP。對每個化合物均規定進行一次定量 MRM 和一次定性 MRM 分析。在三個濃度下監測系統性能和精密度。提取后向未知樣 品中加入 13C12-DDT，用于監測技術重復樣本的保留時間精密度和峰面積響應等參數。 每個樣品進樣 2 µL，各重復三次。

 

結果與討論：

本研究根據 EPA 水污染物列表中報告的化合物選擇目標 POP。為了這一目的，我們通過 靶向 GC-MS/MS 測定了人血漿中的 16 種多環芳烴 (PAH)、12 種類二惡英多氯聯苯 (DL-PCB)、12 種多溴聯苯醚 (PBDE)、17 種有機氯農藥 (OCP)、5 種二惡英和 5 種呋喃 類化合物。表 1 列出了分析中的所有化合物。

內標 13C12-DDT 的技術重復樣本峰面積精密度的平均 RSD 為 3%（小值 = 0.38%； 大值 = 6.79%；n = 153）。保留時間精密度為 ±0.122 min（13C-標記 DDT 的平均保留 時間為 9.608 min）。該分析方法的靈敏度足以檢測使用 200 µL 提取體積得到的樣品中 某些濃度低至 5.0 pg/mL 的分析物。采集后的數據簡化結果表明在這些群體樣品中檢測 到了 27 種目標化合物。報告的 LOD 為：DL-PCB 為 0.005 - 0.02 ng/mL，OCP 為 0.05 - 0.15 ng/mL，PBDE 為 0.0075 - 0.075 ng/mL（Smith 等人于 2015 年發表的文獻）。近 期研究（未發表）中得到的低檢測限 (MDL) 為：DL-PCB 為 0.004 - 0.009 ng/mL； a-HCH、b-HCH 和 g-HCH 為 0.005 ng/mL；除 p,p’-DDD 為 0.028 ng/mL 外，o,p’-DDT、 p,p’-DDT 及其轉化產物均為 0.001 - 0.006 ng/mL。

 

結論： 實驗結果證明，200 µL 血漿樣品分析的檢測限低至 4 pg/mL，可涵蓋廣泛的 POP 濃度范 圍。本文報告的化合物濃度基于濕樣品體積測定，未考慮其中存在的多種脂質成分。能 夠測定由較小提取體積得到的人生物體液中極低濃度的 POP 將大大改進暴露組范式中的 暴露評估。類似本文的靶向 MS/MS 分析可用于測定不同人群中暴露譜的定性和定量 差異。