八个新兴的质谱的应用
质谱(MS)的历史可以追溯到1918年,由J.J.汤普森发现新的共同的元素,如氯同位素的识别。质谱分析的潜力被政府和用于立即意识到战争早期的发展核武器的努力。慢慢地,质谱仪转换到化工、石油工业和生物技术公司。革命使用女士开始引入微电子学和材料科学的进步,仪器成为用户友好的和容易使用。最后,独立的女士仪器分析物的识别和确认,转化为计算机界面的现代质谱仪耦合分析前端。这些新形式完成分析系统来解决复杂的科学问题。
质谱是通过电离和决心的群众的带电分析物分子。串联质谱的引入导致了快速扩张到新的科学领域。本文介绍的一些广泛的的应用程序可以通过使用质谱分析。
1。代谢组学的快照
代谢组学是所有小分子代谢物的分析在生物系统中。这可以非常具有挑战性的分析,考虑到系统的复杂性和内部和外部的干扰。但是,女士与液相色谱(质)为基础的代谢组学应用显著改变其使用在药物发现和开发。
值得一提,一个例子是使用高含量质/ MS分析研究肽聚糖反应途径了解抗生素耐药性的细菌和[1,2]。通过这些研究,可以发现新的药物靶点的机会最少阻力。进一步,代谢组学的研究可以提供个性化的病人护理治疗细菌感染没有开发抗生素耐药性的风险。
2。生物标志物的发现
将检测和量化的限制质专业使用生物标志物研究。健康人之间的比较分析和生物标本病人使用女士可以很容易地识别两个样本之间的显著差异代谢物或蛋白质或脂质。有时,量化生物标志物在ng - fmol范围可以通过质谱分析,不可能与传统方法。
一个好的例子分析分析癌症患者。许多论文已经发表使用这种技术对于发现疾病的惟一标识符(3、4)。最近的一项研究[5]显示,量化的循环肿瘤DNA作为诊断标记为1)使用质谱鉴定和分化治疗肝脏疾病2)决心响应。
3所示。生物制剂front-screening
从传统的基于配体化验过渡到基于质谱的分析增加了生物技术行业的实用价值。蛋白质药物和单克隆抗体的数量增加了在过去的几年里,但是,没有快速量化方法可以区分蛋白质的亚型或以确定蛋白质活跃或折叠,等。质谱的力量来克服这些缺点的配体化验舞台的中心,目前正在探索生物制剂量化。
鉴于MS / MS检测的特异性,这种方法目前使用传统方法的补充。目前,MS方法被用于研究不同平移修改蛋白质在不同的疾病。这有助于患者分层和具有成本效益的快速临床样本分析。
4所示。基因组和表观遗传应用程序
癌症是一种著名的疾病,其特征是在功能基因突变。最近的研究表明表观遗传学的重要性导致癌症和其他相关疾病[6]。这些表观遗传变化可以很容易地使用质谱量化。色谱分离是一个挑战,现在,在高效液相色谱中的应用和最新进展和质量规范技术,这种方法已经成为可能。
例如,在急性髓系白血病,基因突变和表观遗传春节效应发挥重要作用在控制疾病条件[7]。在这项研究中,但是有的技术可以用来探索潜在的生物学,研究治疗反应和确定新的药物靶点。
5。法医实验室
你知道探测器传感器我们发现在机场除了紧凑的质谱分析仪器吗?使用它们作为识别非法毒品国土安全检查,爆炸性化合物,超级跑车或确认物质滥用药物。类固醇滥用特别是运动员和名人很容易用女士在法医研究中,真是方便女士难以觉察的确定嫌疑人留下的痕迹。在毒理学研究中,女士是用来检测潜在的毒素通过分析血液样本。这将有助于确定受害者的血液中的毒剂量和识别时间和死亡的人[8]。
最近的科学进步是分析尼古丁水平(吸烟)或化学污染物在人类肺仅仅通过一个简单的女士吸入器系统。
6。新生儿筛查
随着科学的进步在过去的25年里,我们能够对新生儿进行心血管疾病或糖尿病等疾病的风险等利用MS / MS [9]。这种方法使更少的假阳性比传统的新生儿筛查方法,包括测试不同的生物标本。例如,溶酶体储存障碍是无症状在儿童时期,但进展与晚期症状。女士有能力识别这些类型的风险在分娩过程中使用生物标记或基于代谢组学的研究。
7所示。地质和空间科学
另一个令人兴奋的应用质谱是天文学和环境科学。女士可以确定太阳风的元素和同位素记录气候变化或地理定位存款通过分析石油前体在岩石。因此,女士仪器由NASA探索宇宙被广泛使用。例如土星大气层的空气成分分析和质量估计的百分比,星球上化学物质和毒素。
8。食物的味道
女士是农药在食品工业中使用测试、过敏原等,检查食品的质量之前被释放到市场。这个应用程序在使用女士在供应链和产品安全部门。
例如,蜂蜜,每日成分不断地掺入sulfonilamides从而导致抗生素耐药性的消费者随着时间的推移。通过使用女士,快速和快速化验确定蜂蜜中磺胺可以测试的内容。
著名的辣椒丑闻和马肉丑闻是几个例子女士测试是为了检测微生物和特定的蛋白质生物标记物检查肉用于食品的质量。
想象力和创造力是极限
有很多误解关于质谱及其用法——通常,它被想像为一个巨大的仪器和样品分析使用这种技术非常复杂和具有挑战性的。在现实中,仪器女士非常紧凑,准确、简单易用、灵活和迅速。数据分析是由用户友好的自动化软件甚至可以发现。
使用质谱作为法医探测器、新生儿筛查工具,呼吸分析仪,和抗生素耐药性分析技术,有一些应用程序,与最近有很多新技术的进步。我们可能并不总是意识到这一点,但是,质谱是定期用于我们的日常生活中。
传记
Harika Vemula、分析化学博士学位,并有很强的背景分析方法开发、色谱分离、MS / MS、代谢组学和抗体。她目前正在作为默克MSD的资深科学家,密苏里州,美国在分析研发。她是一个成员的美国医药协会的科学家,美国社会的质谱(asm), Sigma Xi研究社会——堪萨斯城章和中西部质谱组的成员
引用
1。Vemula H, Ayon新泽西,Gutheil工作组(2016)细胞质肽聚糖金黄色葡萄球菌的中间水平。Biochimie 121: 72 - 78。
2。Vemula H, Bobba年代,腻子,芭芭拉我,Gutheil工作组(2014)离子对液相chromatography-tandem质spectrometry-based量化的尿苷diphosphate-linked金黄色葡萄球菌细胞壁生物合成途径的中间体。肛交465:19。
3所示。元J(2016)循环蛋白质和抗体生物标志物为个性化的癌症免疫疗法。J Immunother癌症4:46。
4所示。黄W,气CB、Lv SW谢米,冯YQ, et al。(2016)测定循环肿瘤细胞的DNA和RNA甲基化质谱分析。肛门化学88:1378 - 1384。
5。林CL,花王JH的生物标志物(2016)新的视角的管理慢性肝炎b .摩尔乙醇22:423 - 431。
6。哈米迪T,辛格AK,陈T (2015) DNA甲基化机械在人类疾病的基因改变。表观基因组学7:247 - 265。
7所示。贾斯瓦尔M, Bhar年代,Vemula H,普拉卡什,Ponnaluri VK、et al。(2017)方便表达,纯化和定量液体chromatography-tandem质量spectrometry-based分析TET2 5-methylcytosine demethylase。蛋白质Expr Purif 132: 143 - 151。
8。Ojanpera我Kolmonen M Pelander(2012)目前在药物筛选中使用高分辨率质谱分析相关临床和法医毒理学和兴奋剂控制。肛门Bioanal化学403:1203 - 1220。
9。行为Ombrone D, Giocaliere E, G, Malvagia年代,拉马卡G(2016)通过质谱扩展新生儿筛查:新测试,未来的观点。质量范围35牧师:71 - 84。
