Тандемная масс спектрометрия что это
Тандемная масс спектрометрия что это
В течение многих лет скрининг в основном выполняли тестами, специфичными для каждого отдельного заболевания. Например, скрининг ФКУ был основан на микробиологической или химической оценке повышения фенилаланина.
Эта ситуация полностью изменилась за последнее десятилетие с появлением технологии тандемной масс-спектрометрии (ТМС). Анализ тандемной масс-спектрометрией (ТМС) может не только точно и быстро выявить повышенный фенилаланин в пятне крови у новорожденного с меньшим числом ложноположительных ответов по сравнению со старыми методами, но также одновременно позволяет обнаружить несколько десятков других биохимических нарушений.
Некоторые из них уже скринировали индивидуальными тестами. Например, многие государства использовали специфические тесты для выявления повышения метионина, чтобы обнаруживать Тандемный масс-спектрометрия (ТМС) оказалась также надежным методом не-онатального скрининга некоторых заболеваний, соответствующих критериям скрининга, но не имевших ранее надежного теста.
Например, недостаточность MCAD — заболевание окисления жирных кислот, обычно бессимптомное, но обнаруживаемое клинически, когда у пациента повышается катаболизм. Обнаружение недостаточности MCAD при рождении может оказаться жизненно важным, поскольку больные дети имеют очень высокий риск жизнеугрожающей гипогликемии в раннем детстве при катаболических состояниях, вызванных интер-куррентными заболеваниями, например вирусной инфекцией.
Почти четверть детей с недиагностированной недостаточностью MCAD умирают при первом же эпизоде гипогликемии. При правильном лечении метаболическое расстройство может быть купировано. При недостаточности MCAD первичная цель скрининга — предупреждение родителей и врачей о риске метаболической декомпенсации, так как дети между приступами практически здоровы и не нуждаются в ежедневном лечении, кроме исключения длительного голодания.
Тем не менее использование тандемной масс-спектрометрии (ТМС) для неонатального скрининга остается под вопросом. Помимо обеспечения быстрого тестирования многих нарушений, неонатальный скрининг при которых уже делается или может быть оправдан, тандемная масс-спектрометрия (ТМС) также выявляет новорожденных с врожденными ошибками метаболизма типа метилмалоновой ацидемии, обычно не входящих в программы скрининга из-за их редкости и трудности обеспечения окончательной терапией, предохраняющей от прогрессирующего неврологического ухудшения.
Заболевания, выявляемые при тандемной масс-спектрометрии
I. Аминоацидемии:
— ФКУ
— Болезнь мочи с запахом кленового сиропа
— Гомоцистинурия
— Цитруллинемия
— Аргининоянтарная ацидурия
— Тирозинемия I типа
II. Органические ацидемии:
— Пропионовая ацидемия
— Метилмалоновая ацидемия
— Изовалериановая ацидемия
— Изолированная 3-метил-кротонил-глицинемия
— Глутаровая ацидемия (тип I)
— Недостаточность митохондриальной ацетоацетил-коА-тиолазы
— Гидроксиметилглутаровая ацидемия
— Недостаточность множества коА-карбоксилаз
III. Нарушения окисления жирных кислот:
— Недостаточность SCAD
— Недостаточность гидрокси-SCAD
— Недостаточность MCAD
— Недостаточность VLCAD
— Недостаточность LCAD и недостаточность трифункционального белка
— Глутаровая ацидемия II типа
— Недостаточность карнитин-пальмитоилтрансферазы II
Тандемная масс-спектрометрия (ТМС) также может идентифицировать аномальные метаболиты с неопределенным значением для здоровья. Например, недостаточность SCAD — другое заболевание окисления жирных кислот, чаще всего бессимптомное, хотя некоторые пациенты могут иметь трудности, связанные с эпизодической гипогликемией. Таким образом, прогностическая ценность положительного результата анализа тандемной масс-спектрометрии (ТМС) для симптоматической SCAD, вероятно, будет очень низкой.
Перевешивает ли преимущество обнаружения недостаточности SCAD отрицательное влияние теста, вызывающее неоправданное беспокойство родителей, для большинства новорожденных с положительным результатом теста, так никогда и не проявивших клинических симптомов? Таким образом, не каждое заболевание, обнаруживаемое методом тандемной масс-спектрометрии (ТМС), соответствует критериям для неонатального скрининга.
Именно поэтому некоторые эксперты в системе здравоохранения доказывают, что родителям и врачам нужно сообщать только об отклонениях в метаболитах с доказанной клинической пользой. Другие отстаивают использование всей информации, предоставляемой тандемной масс-спектрометрией (ТМС), и предлагают сообщать родителям и врачам обо всех аномальных метаболитах, независимо от того, насколько хорошо заболевание соответствует стандартным критериям неонатального скрининга. В дальнейшем можно тщательно наблюдать за пациентами с аномалиями неизвестного значения. По всем этим причинам использование тандемной масс-спектрометрии (ТМС) для скрининга новорожденных и остается предметом дискуссии.
Для популяционного скрининга в дородовом периоде обычно используют два теста: хромосомный анализ у женщин старшего возраста и АФП сыворотки крови матери или тройной тест на ДНТ и хромосомные анеуплоидии.
Если беременность подвергается риску из-за ин-вазивной процедуры пренатальной диагностики хромосомной анеуплоидии вследствие возраста матери, также следует предложить дополнительное обследование, например определение уровня АФП в амниотической жидкости, полногеномную сравнительную гибридизацию для поиска опасных субмикроскопических делеций, скрининг мутаций муковисцидоза и других частых заболеваний.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Тандемная масс-спектрометрия и ее особенности
В соответствии с предоставленным обзором в издании Clinical Biochemist Reviews использование высокопроизводительной хроматографии жидкостного типа, в совокупности с тандемным способом масс-спектрометрии, клиническими лабораториями и исследовательскими центрами увеличилась в десятки раз за последние 10 лет. Редакторы утверждают, что присутствие специфичности анализов ВЭЖХ-МС/MC намного приемлемее методов иммунологического и классического использования жидкостной хроматографии в процессе анализа молекулярного состава с малым весом. Такая методика более приемлема и производительна чем, к примеру, газовая хроматографическая масс-спектрометрия. Популяризация тандемного использования вышеописанных методов возросла благодаря их уникальным особенностям.
Среди основных достоинств метода ВЭЖХ-MC/MC стоит отметить:
Наличие возможности точных количественных анализов небольших составов молекулы;
Последний пункт на сегодняшний день является очень важным, и разработчики данной технологии постоянно стараются ускорить методику и соответственно увеличить производительность. Ощутимое сокращение временных затрат на проведение анализов стало доступным за счет использования кратковременных аналитических колон, которые довольно резко увеличили специфичность тестирований. Благодаря методике ионизации в условиях атмосферного давления, тандемной тройной квадропультной масс-спектрометрии, модернизированной жидкостной хроматографии и сопутствующих методик подготовительных работ с образцами, метод ВЭЖХ-МС/МС стал основным инструментом для проведения клинических исследований.
Сферы использования вышеописанного метода в условиях клинической медицины:
Помимо этого, данный метод применяется в качестве скрининговых манипуляций при выявлении олигосахарида в моче, в сульфатидах, жирных кислотах с длинными цепочками, кислотах желчи, метилмалоновой кислоты, в процессе исследований порфирия, для скрининговых анализов человека с патологиями метаболизма пуринового и пиримидинового типа.
Метод тандемной масс-спектрометрии
Скрининг для новорожденных. Самая первая методика проведения анализов ВЭЖХ-МС/МС в условиях клинической диагностики было тестирование на скрининг врожденной ошибки метаболизма у новорожденных. На сегодняшний день такая процедура является повсеместной и в рамках одного анализа способна выявить порядка 30 разных видов заболевания, в которые входят ацидемия, аминоацидопатия, разные дефектные окисления кислот жира. Благодаря проведению подобных мероприятий возможно предотвращение увеличения сердца, печени либо отека мозга. Вдобавок к многофункциональности скрининга можно отметить его быстроту проведения, дешевизну на затраты реагентов и высокую точность результатов.
Терапевтическая проверка разного рода лекарств. Главной причиной для активной разработки и внедрения какого метода стало создание иммунодепрессантов для восстановления пациента после удаления либо пересадки внутренних органов. Современная тандемная масс-спектрометрия позволяет одновременно определять такролимус, сиролимус, циклоспорин, эверолимус, а также микофенойную кислоту.
Помимо этого, данный способ является инструментом для проведения анализа на цитотоксичность, антиретровирусные препараты, антидепрессантов циклического характера, антиконвульсантов, других лекарственных веществ, требующих индивидуальную дозировку.
Анализирование наркотического и болеутоляющего состава веществ. Из-за того, что для анализа подобных действий подготовка проб осуществляется довольно просто, а на анализ необходимо малое количество времени, данная методика широко используется для подобных соединений. Если допустим производить анализ мочи, то для ее проведения будет достаточным разбавить жидкость 50-100 раз, для проверки на наличие наркотических веществ практически любого состава. Если анализировать волосы, по сравнению с другими способами спектрометрии нет необходимости иметь хотя бы 100 волосин, будет достаточно всего лишь одной, чтобы составить полный анализ структуры.
Тестирование структуры стероидов и эндокринология. При таком разборе осуществляется определение уровня тестостерона, кардиола, альдостерона, прогестерона, эстриола и прочих типов.
Определение стероидов
Лабораторные отделения, которые находятся на территории больницы и клинических центров на сегодняшний день обладают оборудованием для одновременного определения нескольких разновидностей стероидов. Особенностью процедуры является отсутствие необходимости в больших объемах образцов, что существенно облегчает анализирование образцов у детей.
Не всегда целесообразно проводить тестирование группы стероидов, но существуют конкретные случаи, когда это необходимо:
Описываемая методика дает возможность выявлять профильность стероида и определять причину преждевременного полового созревания, которая связана с надпочечниками у детей дошкольного возраста. Уже давно определено, что концентрация тестостерона, андростендиона, дегидроэпиандростерона, и их сульфатов, взятых у детей по какой-то причине немного выше нежели у подростков.
ВЭЖХ-МС/МС активно применяется и при анализах сыворотки крови активного курильщика, пассивного курильщика и вообще не курящего человека, в процессе которого выявляется наличие 15 гормонов стероидов, а также тиреоидных гормонов для определения имеющихся связей между подопытными, которые подвергались воздействию никотина и концентратом имеющихся гормонов.
Определение тиреоидных гормонов
Обыденные способы установления тиреоидных гормонов как правило базируются на радиоиммуноанализе, что представляется дорогим и дает возможность предопределять только лишь ТЗ и T4, что имеет возможность лимитировать способности установления и совершенной регулировки функций щитовидной железы.
В наше время благодаря применению ВЭЖХ-МСМС ведется синхронное исследование в образцах сыворотки крови 5-ти тиреоидных гормонов, в том числе тироксин, 3.3.5-трииодотиронин, 3.3.5- (rTЗ), 3.3-дииодотиронин и 3.5-дииодотиронин в спектре концентраций 1-5ОО нг/мл.
Метод ВЭЖХ/MC/MC используется, кроме того, с целью разбора состава гормонов больных, минувших тиреоидектомию. Формируются степени концентраций тироксина, трииодотиронина, беспрепятственного Т4 и тиреоид-побудительного гормона в последствии процедуры. Определено, что ВЭЖХ/MC/MC представляется превосходным методом определения связи меж ТSH и концентрациями тиреоидных гормонов.
Метод ВЭЖХ/МС/МС был использован с целью установления тироксина в слюне и сыворотке крови людей. Способ разнится высочайшей воспроизводимости, правильности и границ выявления 25 пкг/мл. Проведенные изучения продемонстрировали, что есть диагностическая связанность в концентрациях Т4 в слюне меж эутиреоидными подопытными и больными с болезнью Грависа.
Метод ВЭЖХ/MC/MC в наше время располагает чувствительностью, специфичностью и правильностью, нужными для надежного установления абсолютно всех стероидов в биожидкостях и подобным способом увеличивает диагностический потенциал, в особенности в случае установления комплектов стероидов.
Определение 25-оксивитамина Д методом ВЭЖХ/МС/МС
25-окси-рибофлавин Д (250Д) представляется важнейшей циркулирующей формой витамина Д и предком его интенсивной комплекции. (1.25-диоксивитамин Д). По причине долгого времени его полувыведения установление 250Д принципиально для установления статуса витамина Д в организме больного. Витамин Д есть в 2-ух конфигурациях: витамин ДЗ (вигантол) и витамин Д2 (эргокальциферол). Эти две формы метаболизируют в надлежащие 250Д комплекции. Крайне сильное значение с целью диагностики имеет присутствие аналитических способов, что могут предопределять с высочайшей правильностью эти две формы витамина и дают возможность осуществлять наблюдение больных с нарушениями содержания витамина Д. Используемые до этих времен технологии не дозволяли осуществлять отдельное установление витамина Д2 и ДЗ. Помимо этого, при высочайших концентрациях витамина Д2 занижается устанавливаемое число ДЗ. Вторым минусом представляется использование радиоактивных изотопов. Использование способа ВЭЖХ/MC/MC позволило не только лишь исключить использование радиоактивных изотопов, но и осуществлять отдельное установление двух действующих конфигураций витамина.
Метод используем для следующих больных:
Определение иммунодепрессантов методом ВЭЖХ/МС/МС
В последствии трансплантации органов следует получать иммунодепрессанты в течение целой жизни для того, чтобы исключить реакции отторжения. Владея весьма ограниченным терапевтическим спектром и высочайшей токсичностью, иммунодепрессанты требуют персональной дозы с целью достижения предельного результата. Следовательно, актуально значимым представляется наблюдение ключевых иммунодепрессантов: циклоспорина А, такролимуса, сиролимуса и эверолимуса с целью регулировки дозы медицинских препаратов для любого персонального больного в зависимости от насыщенности вещества в крови.
Иммуноанализ все еще применяется с целью прогноза упомянутых лечебных веществ, тем не менее данные способы дорогостоящи и их специфичность, подлинность и воссоздаваемость ограничены. Известны эпизоды гибели больных от неверной дозировки иммунодепрессантов, основанных на результатах, приобретенных с поддержкой иммуногенетических способов. В наше время иммуноанализы сменяются в медицинских лабораториях на ВЭЖХ/MC/MC. Таким образом, в больнице института Мюнхена каждый день ведется исследование примерно 70 образцов на содержимое сиролимуса и циклоспорина А, с применением ВЭЖХ/МС/МС концепции. Вся организация образцов и руководство устройством исполняется одним работником. Биолаборатория переходит, кроме того, на исследование такролимуса данным способом.
Описано использование ВЭЖХ/МС/МС с целью рутинного синхронного установления такролимуса, сиролимуса, аскомицина, деметиксисиролимуса, циклоспорина А и циклоспорина G в крови. Интервал характеризуемых концентрацией 1.О — 8О.О нг/мл. Для циклоспорина 25 — 2ООО нг/мл. В течение года в лаборатории было проанализировано больше 50 тысяч образцов.
Поскольку было определено, что синхронное использование такролимуса и сиролимуса предоставляет благоприятный физиотерапевтический результат, был сконструирован легкий и результативный ВЭЖХ/МС/МС способ отдельного их установления в крови с целью медицинских разборов. Исследование 1-го образца занимает до 2.5 минут с точностью от 2.44% — 7.02% для такролимуса и 5.20% — 8.33% для сиролимуса для общей анализации кривой. Низший максимум установления такролимуса 0.51 нг/мл, сиролимуса — 0.49 нг/мл.
Определение гомоцистеина методом ВЭЖХ/МС/МС
Гомоцистеин представляет заинтересованность при сердечно-сосудистых болезнях (тромбоэмболии, заболеваниях сердца, атеросклерозе) и иных медицинских состояний (депрессии, заболевания Альцхаймера, остеопорозе, осложнениях при беременности и прочих). Имеющиеся способы разбора гомоцистеина, в том числе имунноанализ, представлены дорогостоящими. Сконструирован реактивный ВЭЖХ/МС/МС способ разбора гомоцистеина с целью рутинного медицинского использования при разборе большого числа образцов. Ионизация велась способом электрораспыления. Способ представляется возобновимым, высокоспецифичным и четким. Плюсами способа представлены, кроме того, невысокая цена реагентов и легкость пробоподготовки. В день возможно осуществлять исследование 500 и больше образцов.
Следует заметить, что даже при том, что в наше время применяются существенно улучшенные способы иммуноанализа, в силу промышленных базисных ограничений, этот способ никогда не будет иметь сопоставимой с ВЭЖХ-МСМС верностью и специфичностью к целевому веществу, в особенности в пребывании метаболитов. Такое не только лишь приводит к невысокой точности способа ИФА и высочайшему проценту искаженно-позитивных и искаженно-негативных итогов, но и не дает возможность сопоставлять итоги, приобретенные в различных медицинских отделениях при применении способа ИФА. Использование ВЭЖХ-MC/MC ликвидирует данный дефицит, дает возможность осуществлять специфичный, безошибочный и быстрый анализ большого числа образцов с высочайшей достоверностью в пребывании метаболитов и неимении препятствий от сопутствующих и магматогенных элементов, пребывающих в плазме и крови больных.
Несмотря на представляющуюся дороговизну инструментального комплекса, как демонстрирует глобальная практическая деятельность, при правильной эксплуатации, текущий комплекс окупается за два года. Такое случается, прежде всего, вследствие невысокой себестоимости 1-го разбора за счет синхронного разбора 10-ов и сотен сочетаний и неимения потребности получения дорогих исследовательских комплектов. Помимо этого, у лаборатории возникает возможность лично создавать всевозможные нужные технологии разбора и не находиться в зависимости от изготовителя комплектов.
Выбор правильной конфигурации приборного комплекса
Есть огромное число разных способов масс-спектрометрии и видов масс-спектрометров, специализированных с целью постановления наиболее многообразных проблем – от структурной идентификации трудных протеиновых макромолекул массой в сотни тыс. Дальтон, вплоть до рутинного высокопроизводительного численного разбора небольших молекул.
Для эффективного заключения установленной проблемы один из ключевых обстоятельств представляется подбор верного типа оснащения. Не существует многоцелевого устройства, позволяющего разрешать целый диапазон аналитических заданий. Таким образом, аппарат, рассчитанный для решения проблемы идентификации бактерий, не способен осуществлять численное исследование небольших молекул. И наоборот. Проблема в том, что, невзирая на единое наименование, это совершенно непохожее оборудование, функционирующее в разных физиологических принципах. В первоначальном случае это времяпролетный масс-спектрометр с лазерным источником ионизации, а в другом – трехкратный квадруполь с ионизацией электроспреем – ВЭЖХ/МС/МС.
СОДЕРЖАНИЕ
Состав
Тандемная масс-спектрометрия включает тройной квадрупольный масс-спектрометр (QqQ), квадрупольный времяпролетный (Q-TOF) и гибридный масс-спектрометр.
Тройной квадрупольный масс-спектрометр
Тройные квадрупольные масс-спектрометры используют первый и третий квадруполи в качестве масс-фильтров. Когда аналиты проходят второй квадруполь, фрагментация происходит за счет столкновения с газом.
Квадруполь – время полета (Q-TOF)
Масс-спектрометр Q-TOF сочетает в себе TOF и квадрупольные приборы, которые обеспечивают высокую точность определения массы для ионов продукта, возможность точного количественного определения и применимость экспериментов по фрагментации. Это метод масс-спектрометрии, при котором отношение ионной фрагментации ( m / z ) определяется посредством измерения времени пролета.
Гибридный масс-спектрометр
Гибридный масс-спектрометр состоит более чем из двух масс-анализаторов.
Приборы
Тандем в космосе
Тандем во времени
За счет своевременного проведения тандемной масс-спектрометрии разделение достигается за счет захвата ионов в одном и том же месте, причем с течением времени происходит несколько этапов разделения. Для такого анализа можно использовать квадрупольную ионную ловушку или прибор ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье (FTICR). Инструменты для улавливания могут выполнять несколько этапов анализа, которые иногда называют MS n (от MS к n ). Часто количество шагов n не указывается, но иногда указывается значение; например, MS 3 указывает на три стадии разделения. Тандемно-временные приборы МС не используют режимы, описанные ниже, но обычно собирают всю информацию из сканирования предшествующих ионов и сканирования родительских ионов всего спектра. Каждая инструментальная конфигурация использует уникальный режим массовой идентификации.
Тандем в космических режимах МС / МС
При использовании МС / МС возможны четыре основных сканирующих эксперимента: сканирование ионов-предшественников, сканирование ионов продуктов, сканирование нейтральных потерь и мониторинг выбранных реакций.
При сканировании ионов продукта на первом этапе выбирается ион-предшественник, ему дают возможность фрагментировать, а затем все результирующие массы сканируются во втором масс-анализаторе и обнаруживаются в детекторе, который расположен после второго масс-анализатора. Этот эксперимент обычно проводится для определения переходов, используемых для количественной оценки тандемной МС.
При сканировании нейтральных потерь первый масс-анализатор сканирует все массы. Второй масс-анализатор также сканирует, но с заданным смещением от первого масс-анализатора. Это смещение соответствует нейтральным потерям, которые обычно наблюдаются для этого класса соединений. При сканировании с постоянной нейтралью контролируются все прекурсоры, которые теряют заданную общую нейтраль. Для получения этой информации оба масс-анализатора сканируются одновременно, но со смещением массы, которое коррелирует с массой указанной нейтрали. Подобно сканированию ионов-предшественников, этот метод также полезен для селективной идентификации близкородственных классов соединений в смеси.
При мониторинге выбранной реакции оба масс-анализатора настроены на выбранную массу. Этот режим аналогичен выбранному ионному мониторингу для экспериментов МС. Режим выборочного анализа, позволяющий повысить чувствительность.
Фрагментация
Фрагментация ионов газовой фазы необходима для тандемной масс-спектрометрии и происходит между различными стадиями масс-анализа. Существует множество методов, используемых для фрагментации ионов, и они могут приводить к различным типам фрагментации и, следовательно, к разной информации о структуре и составе молекулы.
Внутренняя фрагментация
Диссоциация, вызванная столкновением
Фрагментация после источника чаще всего используется в тандемном масс-спектрометрическом эксперименте. Энергия также может быть добавлена к ионам, которые обычно уже колебательно возбуждены, за счет столкновений с нейтральными атомами или молекулами после источника, поглощения излучения или переноса или захвата электрона многозарядным ионом. Диссоциация, индуцированная столкновениями (CID), также называемая диссоциацией, активируемой столкновениями (CAD), включает столкновение иона с нейтральным атомом или молекулой в газовой фазе и последующую диссоциацию иона. Например, рассмотрим
Методы захвата и переноса электронов
Энергия, выделяемая при передаче или захвате электрона многозарядным ионом, может вызвать фрагментацию.
Диссоциация с захватом электронов
для многократно протонированной молекулы M.
Диссоциация с переносом электрона
ETD не использует свободные электроны, а использует для этой цели анион-радикалы (например, антрацен или азобензол ):
Отрицательная диссоциация с переносом электрона
Фрагментация также может происходить с депротонированной разновидностью, в которой электрон передается от разновидности к катионному реагенту при диссоциации с отрицательным переносом электрона (NETD):
Электронно-отрывная диссоциация
Диссоциация с переносом заряда
Реакция между положительно заряженными пептидами и катионными реагентами, также известная как диссоциация с переносом заряда (CTD), недавно была продемонстрирована как альтернативный путь высокоэнергетической фрагментации для пептидов с низким зарядом (1+ или 2+). Предлагаемый механизм CTD с использованием катионов гелия в качестве реагента:
Фотодиссоциация
Инфракрасная многофотонная диссоциация
Инфракрасная радиационная диссоциация черного тела
Диссоциация, вызванная поверхностью
При поверхностно-индуцированной диссоциации (SID) фрагментация является результатом столкновения иона с поверхностью в высоком вакууме. Сегодня SID используется для фрагментации широкого спектра ионов. Много лет назад было принято использовать SID только для однозарядных частиц с меньшей массой, потому что методы ионизации и технологии масс-анализаторов не были достаточно продвинутыми, чтобы должным образом формировать, передавать или характеризовать ионы с высоким m / z. Со временем самоорганизующиеся монослойные поверхности (SAM), состоящие из CF3 (CF2) 10CH2CH2S на золоте, стали наиболее часто используемыми поверхностями столкновения для SID в тандемном спектрометре. ЗРК выступали в качестве наиболее желательных мишеней для столкновения из-за их характерно больших эффективных масс для столкновения падающих ионов. Кроме того, эти поверхности состоят из жестких фторуглеродных цепочек, которые существенно не ослабляют энергию ионов-снарядов. Цепи фторуглерода также полезны из-за их способности сопротивляться легкому переносу электронов с поверхности металла на поступающие ионы. Способность SID создавать подкомплексы, которые остаются стабильными и предоставляют ценную информацию о связности, не имеет себе равных ни у одного другого метода диссоциации. Поскольку комплексы, полученные из SID, являются стабильными и сохраняют распределение заряда на фрагменте, это дает уникальный спектр, в котором комплекс сосредоточен вокруг более узкого распределения m / z. Продукты SID и энергия, с которой они формируются, отражают сильные стороны и топологию комплекса. Уникальные паттерны диссоциации помогают обнаружить четвертичную структуру комплекса. Симметричное распределение заряда и зависимость диссоциации уникальны для SID и делают полученные спектры отличными от любого другого метода диссоциации.
Ионно-циклотронный резонанс с преобразованием Фурье (FTICR) может обеспечить сверхвысокое разрешение и высокую точность измерения массы для приборов, выполняющих измерения массы. Эти особенности делают масс-спектрометры FTICR полезным инструментом для самых разных приложений, таких как несколько экспериментов по диссоциации, таких как диссоциация, вызванная столкновением (CID, диссоциация с переносом электрона (ETD) и др.). Кроме того, диссоциация, индуцированная поверхностью, была реализована с помощью этот инструмент для изучения фундаментальной фрагментации пептидов. В частности, SID применялся для изучения энергетики и кинетики газофазной фрагментации внутри прибора ICR. Этот подход использовался для понимания газофазной фрагментации протонированных пептидов. ионы пептидов с нечетными электронами, нековалентные комплексы лиганд-пептид и лигированные металлические кластеры.
Количественная протеомика
Количественная протеомика используется для определения относительного или абсолютного количества белков в образце. Несколько методов количественной протеомики основаны на тандемной масс-спектрометрии. МС / МС стал эталонной процедурой для выяснения структуры сложных биомолекул.
Одним из методов, обычно используемых для количественной протеомики, является мечение изобарической меткой. Изобарическая маркировка тегов позволяет одновременно идентифицировать и количественно определять белки из нескольких образцов в одном анализе. Для количественной оценки белков пептиды маркируются химическими метками, которые имеют одинаковую структуру и номинальную массу, но различаются по распределению тяжелых изотопов в их структуре. Эти метки, обычно называемые тандемными масс-метками, сконструированы таким образом, что масс-метка расщепляется в определенной линкерной области при диссоциации, индуцированной столкновениями (HCD) с более высокой энергией во время тандемной масс-спектрометрии, давая репортерные ионы разной массы. Количественное определение белка выполняется путем сравнения интенсивностей репортерных ионов в спектрах МС / МС. Двумя коммерчески доступными изобарическими метками являются реагенты iTRAQ и TMT.
Изобарические теги для относительного и абсолютного количественного анализа (iTRAQ)
Тандемная метка массы (TMT)
Приложения
Пептиды
Олигосахариды
Олигосахариды можно секвенировать с помощью тандемной масс-спектрометрии аналогично секвенированию пептидов. Фрагментация обычно происходит по обе стороны от гликозидной связи (ионы b, c, y и z), но также и в более энергичных условиях через структуру сахарного кольца при перекрестном расщеплении кольца (ионы x). Снова конечные индексы используются для обозначения положения расщепления вдоль цепи. Для ионов с поперечным расщеплением кольца природа расщепления поперечного кольца указывается предшествующими надстрочными индексами.
Олигонуклеотиды
Скрининг новорожденных
Ограничение
Тандемная масс-спектрометрия не может применяться для анализа отдельных ячеек, поскольку она нечувствительна к анализу таких малых количеств ячейки. Эти ограничения в первую очередь связаны с сочетанием неэффективного образования ионов и потерь ионов в приборах из-за химических источников шума растворителей.
Перспективы на будущее
Тандемная масс-спектрометрия будет полезным инструментом для характеристики белков, нуклеопротеиновых комплексов и других биологических структур. Однако остались некоторые проблемы, такие как количественный и качественный анализ характеристик протеома.