為質譜準備小分子
對小分子的研究依賴於分析成分的方法。在許多情況下,科學家在這項工作中使用液相色譜 (LC) 和質譜 (MS)。使用 LC/MS,獲得最佳結果取決於最有效的樣品製備形式。雖然小分子研究經常發生在製藥行業,但其他科學領域也依賴於類似的實驗。在所有應用中,從 MS 獲得最佳結果取決於從最佳製備的樣品開始。
托萊多大學醫學與生命科學學院的一組科學家使用 LC/MS 研究了3-(6-Methoxy-2-methyl-1H-indol-3-yl)-1-(4-pyridinyl)- 2-propene-1-one (6-MOMIPP),可破壞微管。1研究人員使用 LC/MS 分析在培養的 U251 膠質母細胞瘤細胞上測試了 6-MOMIPP。正如該團隊指出的那樣:“小鼠的藥代動力學研究表明,大腦中 6-MOMIPP 的濃度反映了血漿中的濃度,表明 6-MOMIPP 很容易穿透血腦屏障。” 總體而言,他們得出的結論是,6-MOMIPP“作為一種潛在的小分子療法,在治療原發性和轉移性腦腫瘤方面可能具有優勢,值得進一步進行臨床前評估。”
MS 還可用於研究癌症的其他方面。中南民族大學(中國武漢)的一組科學家在研究粘著斑激酶 (FAK)時使用了 LC/MS-MS ,這是一種非受體酪氨酸激酶,在細胞遷移、擴散、和一些癌症早期的增殖。2 “FAK 的小分子抑製劑可有效抑制其在腫瘤形成過程中的激活,”科學家們寫道。科學家們將三種 FAK 抑製劑應用於大鼠肝微粒體,使用 LC/MS-MS 來表徵抑製劑的代謝物。研究人員指出:“闡明了這些代謝物的結構和破碎模式,並提出了 FAK 抑製劑的 I 期代謝途徑。”
在楊森研發中心,科學家們 將MS 應用於非靶向代謝組學,希望“降低製藥行業發現和開發藥物的顯著損耗率”。3正如這些科學家指出的那樣,非靶向代謝組學可用於“促進藥物發現/開發中的候選藥物,包括潛在地識別和驗證新的治療靶點,創建替代篩選範例,促進特定和轉化代謝物生物標誌物的選擇,識別代謝物藥物功效作用機制的特徵,並了解潛在的藥物誘導毒性。”
儘管如此,對小分子的 MS 研究超出了製藥行業。當被問及使用 LC/MS 研究小分子的主要應用時,Tecan 的高級市場和產品經理 Manuel Bauer 說,它“有很多應用——從食品中的農藥和污染物測試到臨床相關參數的量化,例如維生素、治療藥物、抗生素、類固醇和濫用藥物對代謝物和脂肪酸的分析,目前主要在研究環境中進行。”
為了使用 MS 探索範圍廣泛的樣品,科學家們使用了各種來源的材料。“複雜的樣本矩陣具有挑戰性,”沃特世首席產品營銷經理 Kim Haynes 說。因此,科學家必須以最佳方式製備樣品。
適當的準備
許多方法中準確分析的關鍵在於盡可能地隔離關鍵組件。“主要挑戰是從其所在基質中對分析物進行特異性和可重現的淨化,”鮑爾解釋說。“這是提取方法和所用化學方法的結合。”
此外,這種組合必須用於廣泛的樣本和矩陣集合。“根據您正在處理的樣本,您可能會處理各種各樣的複雜性,”海恩斯指出。樣品基質範圍從血漿和全血到土壤、組織和水。“在每個矩陣中,都有一些成分在 MS 分析中競爭信號,”她說。“通過去除競爭性基質成分,您可以獲得更好的靈敏度,因為這會增加目標分析物的信號。” 去除任何額外的基質材料還可以延長 LC 色譜柱的使用壽命,並使 MS 保持正常運行。
根據應用程序的不同,對方法的限制也會有所不同。“尤其是在臨床環境中,樣品可追溯性是一項關鍵要求,”鮑爾說。“手動製備此類樣品的一個主要挑戰是,這是一項非常重複且枯燥的工作,很容易出現疏忽大意的錯誤。”
因此,Tecan 開發了RESOLVEX A200。據 Bauer 稱,它的主要特點包括無人值守的正壓固相萃取 (SPE)、更易於使用和增強的性能。“與單通道分配相比,八通道分配的速度提高了三倍,直觀的觸摸屏控制可以直接集成到實驗室協議中,以實現即時生產力,”他說。
沃特世的 Oasis 樣品萃取 SPE產品還簡化了 MS 的樣品製備。“這些產品採用簡單的三步法,旨在去除額外的樣品基質並濃縮目標分析物,”Haynes 解釋說。這個過程的自動化也改善了結果。“您可以節省時間和金錢,而且還可以獲得更可靠的分析,”她說。
這種三步法可以輕鬆開始為 MS 準備樣品。“這是一個很好的起點,”海恩斯說。“某些樣本可能需要進行一些優化。”
幾乎所有小分子樣品的關鍵是建立一個工作流程,盡可能多地回收關鍵分析物,並以高靈敏度和可重複性對其進行分析。“這需要一個良好的樣品淨化方案,”海恩斯說。“如果沒有可重複性,即使使用相同的樣品,結果也可能會發生變化。”
無論實驗室為何需要使用 MS 分析小分子,某些要求保持不變。其中之一是在分析前盡可能獲得最乾淨的樣品,這適用於任何水平的通量。“在處理大量樣品或僅處理少量樣品時,樣品清潔度是關鍵,”海恩斯說。因此,對小分子運行 MS 的實驗室在分析之前使用某種形式的樣品淨化。效果最佳的分析取決於樣品和應用或所需的結果。隨著 MS 變得更加靈敏,樣品製備步驟需要提供更加純淨的樣品。