言：

行表征。质谱 (MS) 技术的进展能够帮助我们对一个人体样本中数以千计的化学物质 进行测定 [1]。对人体内环境中所有化学暴露的测定和表征是暴露组分析的主要目标。

在“暴露组”这一范式中，内环境由参与循环的所有生物活性化学物质构成，无论其来 自遗传还是暴露或其他来源 [2]。这些物质包括食物中的化学物质、药物、污染物、生物 转化产物（代谢物）、外源性 DNA 及其他外源性、内源性化学物质和暴露源 [3]。可以 通过制定质谱策略以采用少量来自人群研究的人体样品检测这些化学分析物，从而确定 慢性疾病的风险因素。

暴露组学：

暴露组学是一种利用 NMR、质谱和生物信息学等工具表征和测定暴露组的应用。暴露组 学主要针对单一暴露特性或遗传特性无法解释某一人群患病风险的复杂慢性疾病。 利用精心设计的病例对照研究即可确定健康人群与患病人群间暴露谱的差异。如果将这 些病例研究套用到更大的瞻性群组分析中，即可在发病验证所测定分析物与患者预 后之间的因果关系。

需要注意的是，暴露组学需要采用靶向和非靶向两种分析方法来测定人体样品中高浓度 和低浓度的化学物质。人体系统中存在的多种外部环境污染物的浓度比食品、药品化合 物或代谢物的浓度低数千倍（图 1），且通常低于实验室条件下非靶向方法的检测限 [4]。 为测定这些低丰度分子，可以在液相、气相或二者共用的条件下使用 MS/MS 方法。金 属与复合有机金属可通过 ICP-MS 进行测定。而更需要注意的是，虽然多数分析采用血 液样品进行，但也需要对淋巴液、唾液、尿液或乳汁等其他基质样品进行分析。

靶向暴露组学方法示例：

本文通过测定少量血浆中的难降解有机污染物 (POP) 来举例说明靶向暴露组学研究。如 图 1 所示，DDE、PCB、PBDE 和二恶英等 POP 的浓度均低于非靶向研究的检测限 (LOD) (0.1 µM)。实际上，采用液相色谱-飞行时间或傅立叶变换质谱的探索型分析对约 70% 的暴露组成分均无法检测。气相色谱-三重四杆质谱 (GC-MS/MS) 提供的同时具 有高灵敏度和属性的方法对于达到人暴露组定量和表征所需的 LOD *。 由于群组研究的生物样本非常宝贵，因此研究人员通常只能得到少量生物体液用于分析。 然而，多数血液中 POP 的测定流程都需要大体积样品以便进行提取。例如，与美国国家 健康与营养调查研究 (NHANES) 有关的 Lab 28 方法需要 10 mL 样品用于测定血清中的 POP。因此，严格的提取和高灵敏度/属性的质谱方法是确保在 200 µL 样品中检测到 分析物的至关重要的因素。研究人员仍在不断努力将样品量降低至 100 µL 甚至更少。 

方法：实验中提取了 49 份人血浆样品和三份合并参考样品（每份 200 µL）。所采用的流程如下： 1. 取 200 µL 血浆 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. 离心并转移有机相 5. 用约 1 g 的弗罗里硅土进行过滤 6. 用 MTBE/石油醚洗脱 7. 蒸发至干 8. 进样复溶

实验采用 Agilent 7890B GC 以及在 El MRM 模式下运行的 Agilent 7010A GC 三重四 杆质谱仪。色谱柱为 Agilent J&W HP-5ms 超高惰性色谱柱 (30 m × 250 µm, 0.25 µm)。 传输线温度为 300 °C，离子源温度为 350 °C。碰撞气为氮气，流速 1.5 mL/min。采用 目标 MRM 分析 6 个 POP 化学分类中的 67 种 POP。对每个化合物均规定进行一次定量 MRM 和一次定性 MRM 分析。在三个浓度下监测系统性能和精密度。提取后向未知样 品中加入 13C12-DDT，用于监测技术重复样本的保留时间精密度和峰面积响应等参数。 每个样品进样 2 µL，各重复三次。

结果与讨论：

本研究根据 EPA 水污染物列表中报告的化合物选择目标 POP。为了这一目的，我们通过 靶向 GC-MS/MS 测定了人血浆中的 16 种多环芳烃 (PAH)、12 种类二恶英多氯联苯 (DL-PCB)、12 种多溴联苯醚 (PBDE)、17 种有机氯农药 (OCP)、5 种二恶英和 5 种呋喃 类化合物。表 1 列出了分析中的所有化合物。

内标 13C12-DDT 的技术重复样本峰面积精密度的平均 RSD 为 3%（小值 = 0.38%； 大值 = 6.79%；n = 153）。保留时间精密度为 ±0.122 min（13C-标记 DDT 的平均保留 时间为 9.608 min）。该分析方法的灵敏度足以检测使用 200 µL 提取体积得到的样品中 某些浓度低至 5.0 pg/mL 的分析物。采集后的数据简化结果表明在这些群体样品中检测 到了 27 种目标化合物。报告的 LOD 为：DL-PCB 为 0.005 - 0.02 ng/mL，OCP 为 0.05 - 0.15 ng/mL，PBDE 为 0.0075 - 0.075 ng/mL（Smith 等人于 2015 年发表的文献）。近 期研究（未发表）中得到的低检测限 (MDL) 为：DL-PCB 为 0.004 - 0.009 ng/mL； a-HCH、b-HCH 和 g-HCH 为 0.005 ng/mL；除 p,p’-DDD 为 0.028 ng/mL 外，o,p’-DDT、 p,p’-DDT 及其转化产物均为 0.001 - 0.006 ng/mL。

结论： 实验结果证明，200 µL 血浆样品分析的检测限低至 4 pg/mL，可涵盖广泛的 POP 浓度范 围。本文报告的化合物浓度基于湿样品体积测定，未考虑其中存在的多种脂质成分。能 够测定由较小提取体积得到的人生物体液中低浓度的 POP 将大大改进暴露组范式中的 暴露评估。类似本文的靶向 MS/MS 分析可用于测定不同人群中暴露谱的定性和定量 差异。

原创作者：上海斯迈欧分析仪器有限公司