磷脂酰乙醇胺（PEs）和磷脂酰丝氨酸（PSs）是两类甘油磷脂（GPs），它们的极性头基中均含有氨基，被统称为氨基磷脂（APLs）。除了作为哺乳动物细胞膜的重要结构及功能组分，APLs还参与调节多种生物学过程，如信号传导、细胞凋亡等。醚磷脂酰乙醇胺（ether-PEs）是PEs的一个独特亚类，其甘油骨架的sn-1位置是以烷基醚键（plasmanyl）或烯醚键（plasmenyl）连接碳链。Ether-PEs被证实在影响膜流动性方面起重要作用。研究表明，APLs的水平紊乱与神经退行性疾病、糖尿病及癌症的发生、发展密切相关。在利用质谱对APLs进行“鸟枪法”分析时，APLs容易受到带有固定正电荷的脂质（如磷脂酰胆碱，PCs）的离子抑制，从而导致检测灵敏度和动态检测范围不佳。此外，PSs的色谱-质谱联用（LC-MS）分析也常存在色谱峰拖尾和分离效果差的问题。

近日，清华大学化学系的瑕瑜教授课题组在Analytical Chemistry上发表了以“Deep Profiling of Aminophospholipids Reveals a Dysregulated Desaturation Pattern in Breast Cancer Cell Lines”为题的文章。该文的第一作者为清华大学化学系的博士生林巧红。作者基于两种正交衍生反应，开发了一种针对脂质组中的APLs进行深度分析的LC-MS/MS 工作流程（图1）。其主要步骤包括：1）特异性衍生APLs中的氨基，从而改善LC分离效果、提高电离效率；2）利用Paternò-Büchi (PB) 反应对C=C进行衍生，实现不饱和APLs中C=C的位置鉴定及异构体相对定量。

首先，作者使用4-trimethylammoniumbutyryl-N-hydroxysuccinimide（TMAB-NHS）标记APLs中的氨基（图1a）。在优化条件下，TMAB-NHS可对APLs完全衍生；衍生后PE、PS标准品的质谱信号增加，同时PS在HILIC色谱上的峰拖尾现象得到明显减轻。接着，作者采用了课题组此前发展的高通量HILIC-PB-MS/MS平台，丙酮作为PB反应试剂直接添加到流动相中（图1b、c）。C=C位置异构体的相对组成可由C=C诊断离子的相对丰度计算得到（图1d）。衍生后，PS标准品在C=C位置水平上的最低鉴定限为3 nM，相比于未衍生时灵敏度提高了16倍。

基于该流程，作者从猪脑脂质提取物中，在C=C位置水平上共鉴定了220个APL分子，是以往鉴定方法报道数目的5倍。与未衍生之前相比，TMAB衍生显著促进了PS与ether-PE的结构鉴定，尤其是相对丰度＜10%的PS与ether-PE。

 图1 基于TMAB-NHS衍生和HILIC-PB-MS/MS的APLs深度分析流程

此前多个课题组均报道过C=C位置异构体的组成变化与癌症发生密切相关。作者进一步将发展的分析流程用于比较人正常乳腺上皮细胞HMEC与三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231中的C=C位置异构体组成。结果表明，癌细胞中 C16:1 和 C18:1 的n-10 C=C异构体的相对比例显著增加（图2a），这与脂肪酸去饱和酶2 (FADS2) 的转录增加一致（图2d）。FADS2 催化FA 16:0中n-10 C=C 的形成；FA 16:1 n-10延长形成 FA 18:1 n-10。这种脂肪酸去饱和途径最近被发现是在癌细胞增殖过程中支持膜生物合成和增加癌细胞可塑性的重要手段。当用FADS2的小分子抑制剂处理癌细胞时，作者发现大多数 FADS2-相关产物的相对比例下降。上述数据可能为理解 FADS2 在人类乳腺细胞肿瘤发生中的作用提供新的理解与视角。

图2 人正常乳腺上皮细胞HMEC与三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231中APLs的分析结果

总上，作者发展了一种基于正交衍生的工作流程，实现了复杂样品中APLs的深度分析。通过探究了不同人乳腺细胞系中C=C位置异构体的组成变化，发现乳腺癌细胞中n-10异构体显著增加，这表明FADS2与乳腺癌发生有关。

感谢国家重点研发计划（2018YFA0800903）和国家自然科学基金（No. 21722506、21621003）的资助。感谢共同作者军事医学研究院毒物药物研究所的李鹏运助理研究员、墨尔本大学化学系的博士生房梦璇、清华大学精密仪器系的博士生张东晖的支持与帮助。