生活中的大白——质谱分析系统

2023-05-10 14:56:27


一位正值花季的女孩,突然被告知患上了一种非常难治的癌症。基因检测结果显示,她所患癌症的亚型发生率极低。


在患同一大类癌症的人群中,只有2%的人所患亚型和她一样。


幸运的是,针对这一亚型恰好有一种特效药。经过不到3个月的治疗,她痊愈了。



这是一个真实的案例,也是精准医疗的未来图景,但并非所有的癌症患者都和那位女孩一样幸运。


在人类通往精准医疗的道路上,需要科技创新与技术手段的双重突破。


身为国家大科学工程之一的蛋白质科学研究(上海)设施对医疗技术和手段的进步都将起到巨大的推进作用。


蛋白质科学研究未来将影响人们生活的方方面面,而质谱分析系统是其重要的组成部分。



【何为质谱】


『 质谱 』(又叫质谱法)是一种与光谱并列的谱学方法,通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。


质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息,将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。


在众多的分析测试方法中,质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。


质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。


【质谱分析原理】


『 质谱分析的基本原理 』是使试样中各组分在离子源中发生电离,生成不同荷质比的带电荷的离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器。


在质量分析器中,再利用电场和磁场使发生相反的速度色散,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。


(第一台质谱仪)是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素,研究了53个非放射性元素,发现了天然存在的287种核素中的212种,第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。


【质谱分析系统】


『 质朴分析系统 』主要通过对蛋白质的高分辨、高准确性的质谱鉴定,大规模地确定功能系统中起重要相互作用的蛋白质化合物,从而提示进行结构分析和分子影像分析发现蛋白质的功能;


通过质谱分析定位发生在蛋白质上的修饰位点,进一步指导蛋白质结构的测定和功能分析;


此外,通过对重要功能蛋白质的精确定量分析追踪在不同时间和处理条件下的蛋白质结构变化,从而为解释细胞活动的分子机制,筛选疾病生物标志物和药物靶点提供分子基础。



黄超兰是国家蛋白质科学中心(上海)质谱分析系统的负责人,她带领团队打造的质谱平台已经成为全世界数一数二的质谱平台,在短时间内让国内很多科学家认识到她的能力。


“任何东西只要你能把它变成离子,我都能测量到它。比方说你可以测食物的安全性,食物中的成分,还有乘坐飞机时需要的安全检测,查看你身上是否携带爆炸品,这些都是利用质谱技术测得,因为它快速、准确、灵敏度高,很多物质都可以被检测出来。”黄超兰如是说。


质谱在电喷雾离子化技术被发现后使得生物学研究以及药物研发起了飞跃的发展。


近期在结构生物学研究中,更成为与X-ray、NMR和EM的一个重要的互补技术。



“我不会局限在这是我自己的技术,我觉得能用这套技术去解决生物学家或者其他科学家所要解决的问题,获得的成就感是最大的。这个技术本身的发展还有很多,你需要去攻克他。”


“某一些癌症,某一些药,用在这个病人身上是有效的,用在那个病人身上是无效的,那原因是什么?这个技术能够找出跟这个个体相关的生物标志物,这是一个漫长的目标,但是是一个对的方向。”黄超兰如此认为质谱分析技术对其他技术发展所起到的促进作用。



随着质谱技术的发展,质谱技术的应用领域也越来越广。由于质谱分析具有灵敏度高,样品用量少,分析速度快,分离和鉴定同时进行等优点。


因此,质谱技术广泛的应用于化学,化工,环境,能源,医药,运动医学,刑事科学技术,生命科学,材料科学等各个领域。


未来也一定会影响人们生活的方方面面。



这是黄超兰喜欢的一本书,梦想是她始终为之追求的目标。


也是我们所有人都不应放弃的追寻。

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