大規模質譜法簡介

         目前，研究人員們正在通過各種方法使大規模質譜法變得更有效，而且將這一技術工具縮小化。

          大規模質譜法對于藥物的發現來說是一個無法比擬的有力工具，而且它在定性與定量分析的應用中有著很大的價值。雖然大規模質譜法的應用能力和敏感性被不斷的改進，但是在藥物發現研究里面的技術改革只是出現在專門的工具和應用中。這一技術工具的發展有著三大趨勢：減少樣品處理與準備工作，輔以數據分析，促進可攜帶性和多功能性。

          樣品處理

         樣品處理和準備是質譜技術分析中最耗體力的步驟。通常，要獲得一個足夠純度的樣品需要兩個或更多的分離步驟。市場上的許多儀器通過整合一個化學分離步驟來減少這些勞動量。市場上最新的能大幅減輕勞動量的技術是由日本Shimadzu 公司的科學家改進的，這一技術通過機械化樣品處理和化學噴墨打印機，被用于直接分析Western blot 實驗中的蛋白。Shimadzu 科學家用化學打印法在Western blot薄膜上點上胰島素來消化蛋白質，然后應用基質溶液和基質輔助激光解吸離子化快速質譜技術（MALDI-TOF）對膜上的樣品進行直接質譜分析。

        通過以上分析，研究員能夠從一次免疫印跡實驗中的任意多個點得到蛋白質質譜印記，PMF數據，或整個蛋白質情況。Shimadzu 科學家約瑟夫.福克斯博士說：“你能通過一個blot分析做很多事情。可以想像得到，這一技術不僅使藥物或小分子化合物的找尋工作得以很好的進行，并且對于生物標記或蛋白質的找尋工作也有同樣的作用。”Shimadzu 說這一方法的優勢在于對于一個蛋白質，其質量的數據能從它最初被識別的blot中提取,并非跑一塊新膠切下條帶用于質譜分析。探索一塊凝膠上的大量難懂的條帶需要花費幾個月的時間，而這項技術通過從Western blot中提取PMF數據可以節省時間并且排除人為錯誤。

        自動化、機械化和最小的樣品處理也是Shimadzu 的新器具LCMS-IT-TOF的主要特點。 這一儀器在離子噴入 TOF 室前通過一個四級桿離子陷阱探測器聚焦于離子，因此有著極高的敏感性。
        LC/MS能與一個自動取樣器一起進行流水化工作。Shimadzu 的HPLC產品經理Chris Campbell說：“在把樣品放在質譜儀器里之前，人們總是希望盡可能少對樣品做處理。樣品自動清理是許多質譜儀器使用者夢寐以求的事情。”

        軟件分析

         第二個快速革新的領域是質譜技術的軟件包。在過去幾年中，質譜技術器具敏感性和生產量都得到提高，使得人工數據分析的勞動強度越來越大。生物系統的應用促進了新的敏感型的四級桿飛行時間Qstar Elite LC/MS/MS TOF 質譜儀上市。依照公司、軟件特征與器具聯合使工作流程流線化，而且能更理性的收集數據。以代謝物表面構型確定為目標的Qstar，據報道能夠以最快每秒七個前體離子的速度獲得完全掃描的質譜數據。它的獨立數據獲得軟件的特色是一個專有的算法，這個算法叫做動態背景減少算法（DBS）,該算法能夠使質譜儀為收集數據而選擇離子時變得“更聰明”。這個算法收集了20個調查掃描而且分析了那些掃描中出現的所有離子。與一條相對于時間的強烈的衰退線對比，以最大速度上升的離子能夠被選取作為MS/MS數據的收集。

         第二個數據管理技術叫做質量差引發獨立數據獲得技術（MDT IDA）。這一技術通過對比前體化合物與代謝產物在代謝物表面結構確定中的質量差，進一步減少用于MS/MS數據獲得的可選化合物數量。

         快捷便利

         奧地利的Biocrates生命科學公司已經開發了一個平臺，可以用來從液體樣品（如尿液，血漿，或是細胞培養液）中一次性識別并定量1,000多種代謝物。Biocrates稱，這種工具已經超越了采用美國應用生物系統公司的設備提供的數據過濾工具，能夠一次性對整個代謝過程進行全面分析。Biocrates公司首席執行官 Armin Graber表示，采用最前沿的自動化樣品預處理工具，公司已經為一些疾病地區快速直接的代謝組學分析創立了方法。根據Graber所說，這間只有15名職員的公司一天能做500個樣品。他還說：“我們已經選擇好了代謝產物,我們預先知道該使用哪些設備，哪一個生化途徑起了作用，哪些疾病是相關的。我們預先注釋了我們所有的代謝信息。”

         Graber說：“蛋白質的一大優勢是體內有很多不同的修飾變體。因此即使你試著分析識別他們，如果這其中有一個蛋白質的豐度比起其它來說高了極多，解釋起來就比較困難。在代謝中，這類蛋白是一種從功能上講的代謝終點。如果代謝產物濃度很高,只能說明它濃度是高的。如果它是反應的終點,你應該知道反應出了問題。這就需要對此做一個更直接的解釋。”如果公司們想制作出超越標準容量的軟件包，它們就必須發展自己的信息技術。“沒有人以1,000個代謝產物為目標方式。其他的公司只以兩個代謝產物為目標。”

         Thermo公司于2006年2月推出了一款用于質譜技術的蛋白質組增強版工具。這些包括了Pulsed-Q Dissociation （PQD），用于解決離子阱中小質量蛋白質切割問題，還包括一個BioWorks 軟件包的擴大版本，它整合了通過反應物鑒別蛋白質的方法。詳細敘述了從人類HL-60細胞系的微粒片段中鑒別蛋白質的方法。實驗的目的是找出細胞從非黏著狀態到黏著狀態的變化特征，以及加入卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯（PMA）后的狀態延伸特征。David K. Han博士等人在實驗中，將同位素標記的親和標簽（iCAT）與蛋白質共價相連，使用 SEQUEST 數據分析工具，用自動串聯質譜儀分析得出結果。該作者說：“這代表了最大數量的膜或是膜偶聯蛋白的數據識別，是首次直接并且是系統的針對蛋白質相對豐度的研究。”Thermo對于這項技術提供了一系列產品，叫做定量蛋白分析。

        很明顯的是，質譜技術上的進步已經超過了工具和應用的發展速度，眼下，消費者只對那些能使工作流程流線化、自動化，或是能分析海量數據的產品，再或是將質譜技術推廣到臨床和醫院感興趣。
      （譯自《Drug Discovery & Development》）