Новая техника масс-спектрометрии использует «сортировку по корзинам» для обнаружения пропущенных молекул

Вес может многое рассказать. На кухне он может означать использование слишком малого или слишком большого количества ингредиента. Для учёных вес молекулы помогает определить её состав. Это, в свою очередь, может пролить свет на то, действует ли потенциальный препарат на организм или вообще не работает. Вес может даже раскрыть, из чего состоят опухоли, что потенциально влияет на варианты лечения. Для таких измерений и не только исследователи обращаются к технике, называемой масс-спектрометрией.

Масс-спектрометрия, показанная здесь, измеряет молекулярную массу, впрыскивая ионы через камеру и замеряя, сколько времени требуется каждому из них, чтобы достичь датчика. Представьте, что вы бросаете теннисный мяч и набивной мяч в стену. Вы можете определить их вес на основе того, как быстро они ускоряются и сколько времени им требуется, чтобы достичь стены. Автор: Cold Spring Harbor Laboratory

«Масс-спектрометр — это, по сути, очень точные весы», — говорит доцент-исследователь Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) Паоло Чифани. — «Представьте ведро, полное разных молекул. Используя масс-спектрометрию, вы можете выяснить, какие молекулы и сколько их находится в этом ведре. Это позволяет исследователям пытаться ответить на вопросы вроде: "Есть ли разные белки, липиды или другие малые молекулы в одной опухоли по сравнению с другой?"»

Теперь Чифани и его команда в Центре масс-спектрометрии CSHL разработали новую технику для повышения производительности своих приборов. Их инновация может улучшить открытие мишеней для лекарств, одновременно помогая учёным ответить на давние вопросы о здоровье человека и биологии. Статья опубликована в журнале Analytical Chemistry.

При попытке идентифицировать молекулы в сложных смесях считалось, что чувствительность масс-спектрометра определяется почти исключительно скоростью. Типичные сканирования включают перевод молекул в газообразное состояние. Затем их ионы измеряются последовательно путём «снимков» внутри «ведра» каждые несколько секунд. Однако, если накапливается слишком много ионов, они могут начать взаимодействовать, что портит сканирование. Поэтому,

«кажется интуитивным, что чем быстрее вы двигаетесь, тем больше вы можете секвенировать», — говорит Чифани.

«Скорость всегда является фактором, — объясняет он. — Но потенциально интересные молекулы могут быть упущены, потому что они не видны на снимке, так как спектрометр "ослеплён" более обильными ионами. Наша новая техника призвана исправить это».

Чифани сравнивает её с системой сортировки. Вместо того чтобы измерять всё в камере сразу, лаборатория Чифани разбивает сканирования на «корзины». Если есть молекула на гораздо более высоких уровнях, она заполняет только одну корзину, а не другие.

«Наш метод гораздо лучше измеряет различия в концентрации, — говорит он. — Это очень важно при изучении препарата по сравнению с плацебо».

Лаборатория сейчас работает над усовершенствованием и расширением доступа к своей новой технике. Публикация в журнале Analytical Chemistry — важный первый шаг. Многие основные объекты CSHL предлагают техническую экспертизу не только исследователям в лаборатории, но и другим учреждениям. Чифани и его команда уверены, что их техника будет полезна научному сообществу.

«Это доказательство концепции, — говорит он. — Мы готовы вдохновлять на открытия по всему миру».

Больше информации: Maria C. Panepinto et al, High Dynamic Range Peptide Mass Spectrometry Using Segmented Precursor Ion Accumulation, Analytical Chemistry (2025). DOI: 10.1021/acs.analchem.5c04349

Источник: Cold Spring Harbor Laboratory