大咖面对面 | 组学金标准Orbitrap技术平台助力揭示不老分子的抗衰奥秘

近年来， NAD+的前体NMN作为抗衰老保健品成为京东最畅销的商品之一，这是因为NAD+可能和每个人的健康寿命都有关系。这激励着更多科学家们开展研究，探索NAD+多靶标抗衰老的功效和机理。基于Orbitrap质谱的蛋白质组学研究方法在NAD+的研究中发挥重要的作用。赛默飞深度合作伙伴清华大学蛋白质化学与组学平台主管邓海腾教授，研究NAD+ 20余年，并正在用蛋白质组学和质谱技术，揭示生命更多的奥秘。

组学金标准 

完整workflow

清华大学蛋白质化学与组学平台隶属于清华大学蛋白质研究技术中心，致力于发展和应用蛋白组学、代谢组学以及化学生物学的技术方法，向全校各实验室和研究中心提供质谱、蛋白质组学和代谢组学的分析服务，包括常规的蛋白质鉴定、蛋白N/C端分析、蛋白质质量精 准测定、蛋白-配体相互作用分析、定量蛋白质组学分析、抗体全序列测定、组蛋白翻译后修饰谱分析，以及高阶发展功能蛋白质组学等。

邓海腾教授任洛克菲勒大学研究副教授和蛋白质组学分析中心主任时，与赛默飞建立了紧密合作关系，2011年回国主持平台日常工作，使用的质谱技术，主要为Orbitrap技术平台。从早期LCQ和LTQ开始，到现在的二合一质谱，以及“性能比肩 通用万间”的三合一质谱，用其不断地挑战蛋白组学领域难题。

Thermo Scientific™ Orbitrap Ascend

 三合一质谱系统

在基础科研方面，邓教授关注于氧化还原生物学，研究其在生物过程中的功能和作用机制；在转化医学的应用层面，致力于发展衰老及其相关疾病的生物标志物，开发提高健康寿命的小分子植物提取物、纳米抗体和疫苗类新型分子。通过多年的探索，邓教授课题组已发展出一套从基础到转化的工作流程，从功能蛋白质组学出发发现靶标，筛选针对靶标的抗体和抑 制剂，进而对抗体进行表达、纯化和功能化修饰，并研究这些分子在细胞和动物疾病模型中的功能和作用机制，取得了卓 越的科研成果。

20年NAD+研究 

探索抗衰机理

NAD+(Nicotinamide adenine dinucleotide)，全称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，是维持人体生理功能的关键分子，从亚瑟·哈登1904年发现辅酶NAD+并获得Nobel奖以来，NAD+一直是生物医学研究的热点。它作为辅酶参与各类氧化还原反应，同时也参与了细胞能量代谢、信号传导和基因转录调控等过程。实验动物和临床研究表明，随着年龄的增长NAD+的水平大幅下降，而提高机体NAD+水平，能够改善甚至逆转多种衰老相关疾病的发生 发展，提高健康寿命。近年来被追捧的烟酰胺单核苷酸(NMN)是NAD+的一种前体和高效补充剂。

NAD+的分子式

NAD+研究的难点是其既可以作为辅酶，同时也是DNA修复酶PARP、去乙酰化酶Sirtuins的底物。药物分子大都作用于一个靶标，而NMN补充则会影响细胞中多个生物过程。邓教授基于组学金标准Orbitrap技术平台，通过定量蛋白质组学，发现小鼠肾脏内过氧化物酶体的数量随着衰老而显著减少；小鼠服用NMN 1-2个月后，肾脏组织中的过氧化物酶体的数量大幅提高，增强肾脏的代谢水平，改善肾脏对损伤的反应。通过实验进一步发现，在衰老的小鼠肝脏中，大部分高表达的酶都是抗氧化酶和解 毒酶，调控这些酶表达的转录因子Nrf-2也高度分布在细胞核中，而衰老小鼠服用NMN以后，细胞核中的Nrf-2降低，提高了细胞的抗应激能力，保护了肝脏的生理功能，这可能是NMN最重要的生理功能。

近20年我们一直开展NAD+的研究，比较大的贡献是发现了一些作用机理。早期首次鉴定CD38和Sir2的反应中间体，目前关注于NAD+的各种前体，包括NMN的研究，揭示了NMN通过抑 制炎症因子分泌，提高机体抵抗 炎症的能力。

邓教授课题组相继在《细胞化学生物学》、《衰老》、《自由基生物学与医学》、《蛋白质组学研究》、《分子生物学前沿》和《细胞凋亡和疾病》等杂志上发表了一系列关于NAD+的研究论文，揭示了NMN及其衍生物的重要生物学功能和作用机制，并首次合成了还原型的NMN（NMNH），它在细胞水平和动物水平都具有更强地提高NAD+含量的功能，是一种高效的NAD+促进剂。通过多组学的大数据分析阐明了NMN新的生物学功能及作用机制，为衰老科学的发展提供了线索与研究思路。

当组学研究者遇见

金标准Orbitrap技术

若没有质谱，当今大部分生物医学的研究，尤其是蛋白质相关的研究会受到很多限制。赛默飞质谱一直是我们实验室的主力仪器，我们近10年发表或参与发表的论文约230篇，每一篇都离不开赛默飞的质谱。没有赛默飞的质谱，我们课题组的项目没有一个能够顺利进行下去。

邓教授课题组的赛默飞质谱们

组学平台对仪器的要求是稳定、易用，能为研究机构中许多不同的科研项目提供支持。从早期使用Orbitrap技术开始，对赛默飞质谱的印象就是：非常稳定、非常容易使用、数据非常准确，并能够提供大量的信息。多年来，赛默飞质谱不断创新，解决了众多生物研究过程中的问题。选择Orbitrap，是因为众多的研究项目需要它。我经常带学生回顾Orbitrap发展的历史，这是仪器发展史上闪光的一页：从理论的一篇文章发展成商用质谱仪，2-3年发展出原型机，随后迅速迭代出多种不同的、具有革命性创新的质谱仪。高达100万的分辨率，为研究者提供了非常精确的蛋白质测量工具。近期推出的Orbitrap Ascend Tribrid，能够令研究者更深入地认识蛋白质变体、认识翻译后修饰，对蛋白质完整结构的认识达到更深入的层面。赛默飞的维修工程师很敬业，具有献身精神，深夜维修仪器的身影令我难忘。

携手探索无限可能

作为平台，邓教授非常关注蛋白研究领域的变化和发展，比如当前热门的mRNA疫苗，考虑将来能否直接用mRNA转化为蛋白来改善人的健康状况。邓教授正在研究抗衰老疫苗，期望在3~5年后能推出一款商业化的产品，使得我们能够健康工作更长的时间。未来，希望与赛默飞一同合作，发展更多的技术和方法。赛默飞在质谱领域始终秉承不断创新的宗旨，持续与邓教授及国内外组学专家学者深入合作，携手共进，为组学的发展贡献更大的力量！

人物简介

邓海腾

平台主管 教授 博士生导师

1996年在宾州州立大学获得博士学位，之后在加拿大阿拉伯塔大学和美国橡树岭国家实验室从事博士后研究，先后在爱因斯坦医学院和内布拉斯加大学担任助理教授，回国前任洛克菲勒大学研究副教授和蛋白质组学分析中心的主任。现担任清华大学生命科学学院教授和蛋白质化学及组学平台主管。主要研究领域为发展和应用蛋白质组学、代谢组学和化学生物学的技术和方法；研究氧化还原生物学在衰老和疾病中的功能和作用机制。