毛细管电泳-质谱-一种强大技术的到来

“CE-MS是一种强大的分析技术，它将毛细管电泳分离技术与质谱检测器相结合，”阿姆斯特丹自由大学高级博士后研究员Rob Haselberg博士解释说。

这项技术根据其质量和电荷分离化合物，包括小分子、代谢物、药物、多肽和蛋白质，并可以识别和量化它们。一种广泛使用的替代方法是液相色谱-质谱法(LC-MS)。

“直到几年前，LC-MS还不太擅长分离蛋白质。虽然情况正在改善，但CE在这方面仍占上风，”哈塞尔伯格说。“但有许多关于CE和LC的研究表明，它们实际上是非常互补的，这很重要，这样你就可以验证你是否遗漏了一些东西。”

CE-MS的好处

Mosaiques Diagnostics的主任Harald Mischak教授说:“CE-MS的优点是速度快、分辨率高、可靠和可重复性强。”

“另一方面，也有缺点。一是它有一个有限的样品体积加载能力。这对常规分析来说不是问题，但如果你想进行测序，就可能是问题——因此，我们需要使用另一种方法，”他补充道。

然而，对微小样本量的需求有时是有帮助的——例如，当工作涉及珍贵的患者样本时。

他补充说:“另一个缺点是我们的运行时间有限，这使我们能够分析5- 6000种化合物——这是极限。”“然而，我不认为这是一个问题，至少在我如何使用它方面——因为如果你能够分析更多，那么你就需要几百个样本来真正深入研究低丰度分子——这对于患者样本来说通常是不现实的。”

到目前为止，CE-MS最大的优势是它的功能强大。它可以检测到大多数其他技术都无法检测到的微妙蛋白质变化。

促红细胞生成素(EPO)，一种用于治疗低氧血患者的蛋白质，就是这样一个例子。一些自行车手服用合成EPO作为提高成绩的药物(尽管最近的证据对其益处提出了质疑)，但也会在血液中自然产生。因此，对反兴奋剂机构来说，精确定位合成版兴奋剂具有挑战性。

“EPO被认为是一种纯粹的药物，但它确实有糖基化作用——所以有糖单位的变体。CE-MS的功能令人惊讶，只需一次分析，我们就可以识别出大约300种变体，”哈塞尔伯格兴奋地说。“LC正在变得越来越好，但距离它能做到的还很远。”

CE-MS走入聚光灯下

过去十年见证了CE-MS技术发展的复兴，与此同时，CE-MS也从纯粹的学术工具转变为越来越多地被工业科学家采用的工具。

“直到几年前，只有一家商业供应商提供技术解决方案，这意味着几乎没有进展。但最近，有新的参与者带着新技术进入市场。这开始于几年前，并将变得越来越好，使CE-MS更敏感和更强大，”Haselberg说。

“随着技术的进步，你会看到工业科学家越来越多地接受它，例如，这意味着你有药物质量控制的补充技术。对于手性分离，它曾经是——现在仍然是——一个非常重要的角色，因为手性和CE是携手共进的，”Haselberg说。

其他公司则在技术小型化方面取得了令人印象深刻的进展微流体及其联用．

哈泽尔伯格说:“据我所知，微型化将使大量高通量工作成为可能，而不会影响你获得的信息水平。”“这将意味着你想要监控的任何流程都变得更划算。”

对患者的好处

目前，检测体液中的生物标志物是一个巨大的研究领域，它正在为个性化治疗的未来铺平道路，可能为患者带来许多好处。

Mischak说:“我们希望使用CE-MS来识别能够早期检测肾脏疾病、心血管疾病、膀胱癌或前列腺癌的生物标志物，或者用于监测患者的药物反应。”“我们正在研究的分析物是尿肽，它的效果非常好，而且非常可重复。”

“事实上，它已经被用于临床应用。我有一个市场上的一些测试例如，它被用于评估糖尿病肾病的早期患者，用于干细胞移植后的患者，以确定移植物抗宿主病，以及用于胆管癌患者，”他补充道。

这项技术在疾病早期诊断方面具有巨大潜力。对于某些疾病，在分子水平上检测一个人体液的初始变化，就有可能进行干预，阻止它们发展成全面疾病。

米查克说:“我们需要从目前的修复医学转向预防，我们试图在病人生病时解决问题。”

说明这一点的一个令人兴奋的例子是优先临床试验涉及欧洲II型糖尿病患者。

Mischak解释说:“我们正在使用CE-MS来早期检测糖尿病神经病变——在疾病明显之前。”然后我们用螺内酯药物治疗或安慰剂进行干预，目的是证明最终的好处，防止患者患上这种疾病。”

无数的用途

CE-MS不仅可以帮助生物标志物检测。另一个例子是在反兴奋剂分析中，它可以帮助区分运动员用来作弊的蛋白质，如EPO或生长激素。

生物制药行业也开始意识到它的潜力。例如，它可以帮助表征生物药物，例如用于癌症治疗的抗体，识别其他任何技术都无法实现的翻译后修饰。

通过将结构分析与活性测定相结合，CE-MS是识别复杂混合物中的活性化合物的有用工具，可以开发成新药。

哈塞尔伯格说:“我们正在与工业界合作开展一个项目，希望将蛇毒中的某些生物活性与特定化合物联系起来。”“有些蛇会阻止血液凝结，因此受害者会失血过多而死，但如果你以正确的方式服用，这也是降低血压的一个目标。”

他补充说:“你可以想象，你不希望每次分析都要挤蛇奶，所以CE-MS可以帮助我们，因为我们只需要一个小样本就可以观察很多东西。”

光明的未来

在过去的几十年里，CE-MS一直不受关注。然而，现在又有了利用它所能提供的一些独特优势的势头。

其中包括希望发现强大临床生物标志物的科学家，这将推动我们进入个性化医疗的新时代。

米萨克说:“我认为CE-MS将被用作常规临床工具。”“当然，还需要一些额外的开发，但它的前景很广阔。”