표면 강화 레이저 탈리/이온화

Surface-enhanced laser desorption/ionization
표면 강화 레이저 탈리/이온화
약자셀디
분석물생체 분자
기타 기술
관련된매트릭스 지원 레이저 탈리/이온화
소프트 레이저 탈착
표면 지원 레이저 탈리/이온화

표면 증강 레이저 탈착 이온화(SELDI)는 단백질 혼합물의 분석에 사용되는 질량 분석(MS)의 연이온화 방법이다.매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화(MALDI)[1][2]의 변형입니다.MALDI에서는 [3]시료를 매트릭스 재료와 혼합하여 레이저에 의한 조사 전에 금속판에 도포하고, SELDI에서는 시료의 관심단백질이 MS 분석 전에 표면에 결합된다.시료 표면은 시료의 정제, 탈착 및 이온화에 있어 핵심 성분입니다.SELDSI는 일반적으로 비행시간(TOF) 질량 분석기와 함께 사용되며 조직 샘플, 혈액, 소변 또는 기타 임상 샘플의 단백질을 검출하는 데 사용되지만 SELDSI 기술은 [1][2]샘플 표면을 단순히 수정하는 것만으로 잠재적으로 모든 애플리케이션에서 사용될 수 있습니다.

시료 준비 및 계측

셀디 메커니즘

SELDAI는 고체상 크로마토그래피와 TOF-MS의 조합으로 볼 수 있다.샘플은 수정된 칩 표면에 적용되어 샘플에서 표면으로의 단백질의 특정 결합을 가능하게 한다.오염물질과 결합 단백질은 씻겨 내려간다.시료 세척 후 시료 표면에 시나핀산(SPA) 또는 α-시아노-4-히드록시신나민산(CHCA) 등의 에너지 흡수 매트릭스를 도포하여 [1][2]시료와 함께 결정화시킨다.또는 시료를 [4]적용하기 전에 공유 개질 또는 흡착에 의해 시료 표면에 매트릭스를 부착할 수 있다.그런 다음 펄스 레이저에 의해 검체가 조사되어 검체와 [1][2]매트릭스의 절제 및 탈착이 발생합니다.

셀디토프MS

SELDI 표면에서 발견된 샘플은 일반적으로 비행 시간 질량 분석법을 사용하여 분석됩니다.조사레이저는 시료/매트릭스 혼합물의 결정에서 펩타이드를 이온화한다.매트릭스는 레이저 펄스의 에너지를 흡수하여 분자의 파괴를 방지하고 시료 분자에 전하를 전달하여 이온을 형성합니다.이온은 전위를 통해 잠시 가속되고 속도 차이에 의해 분리되는 무전계 비행 튜브를 따라 내려갑니다.각 이온의 질량 대 전하 비율은 튜브 길이, 전계에 의해 이온에 주어지는 운동 에너지, 튜브 내 이온의 속도로부터 결정될 수 있다.이온의 속도는 이온의 질량 대 전하 비율의 제곱근에 반비례하며, 질량 대 전하 [5]비율이 낮은 이온은 높은 이온보다 빨리 검출됩니다.

셀디 표면

단백질의 SELDI 표면 결합은 고체상 크로마토그래피 분리 단계로 작용하며, 그 결과 표면에 부착된 단백질은 분석하기가 더 쉽다.표면은 주로 다양한 물리 화학적 특성을 가진 물질, 금속 이온 또는 음이온 또는 양이온 교환기로 구성됩니다.공통 표면에는 CM10(약카티온 교환), H50(소수성 표면, C-C612 역상 크로마토그래피와 유사), IMAC30(금속 결합 표면), Q10(강 음이온 교환) 등이 있다.SELDI 표면은 또한 DNA-단백질 결합, 항체-항원 분석 및 수용체-리간드 [2]상호작용을 연구하기 위해 수정될 수 있다.

추가 표면 방법

SELDI 프로세스는 표면 강화 깔끔 탈착(SEND), 표면 강화 친화력 캡처(SEAC) 및 표면 강화 포토라빌 부착 및 방출(SEPARE) 질량 분석의 조합이다.SEND를 사용하면 매트릭스를 추가하지 않고도 분석물을 탈착 및 이온화할 수 있습니다. 매트릭스는 샘플 표면에 통합됩니다.SEAC에서는 분석 대상 분석물질을 LDI-MS(Laser Desolution/[1][4][6]Ionization Mass Analytometry)와 결합하도록 시료 표면을 수정하고, SEAC는 SEND와 SEAC의 조합이며, 변경된 시료 표면은 이온화를 [4]위한 에너지 흡수 매트릭스 역할도 한다.

역사

Genesis 2000 robot preparing Ciphergen SELDI-TOF protein chips for proteomic pattern analysis
단백질 패턴 분석을 위한 Ciphergen SELDI-TOF 단백질 칩을 준비하는 Genesis 2000 로봇

셀디 테크놀로지는 T에 의해 개발되었습니다.1993년 [7]베일러 의과대학의 윌리엄 허친스와 타이퉁 엽.허친스와 엽은 단가닥 DNA를 아가로스 비즈에 부착한 뒤 이 구슬을 이용해 조기 유아의 소변에서 철 결합 당단백질인 락토페린을 채취했다.비즈는 시료에서 배양한 후 MALDI-MS 프로브 팁으로 제거, 세척 및 분석되었습니다.이 연구를 통해 MALDI 표면이 SEAC 장치로 파생될 수 있다는 생각을 하게 되었다. 이 기술은 나중에 [1][7]Hutchens와 Yip에 의해 1998년에 설명되었다.

SELDI 기술은 1997년 Ciphergen Biosystems에 의해 ProteinChip 시스템으로 처음 상용화되었으며, 현재는 Bio-Rad [6]Laboratories에 의해 생산 및 판매되고 있습니다.

적용들

SELDSI 기술은 SELDSI [1]표면을 수정함으로써 잠재적으로 모든 애플리케이션에서 사용될 수 있습니다.SELDI-TOF-MS는 조직 샘플, 혈액, 소변, 혈청 등 다양한 생물학적 물질에서 저분자량 단백질(<20kDa)을 분석하는 데 최적이다.이 기술은 질병의 바이오마커를 검출하는 데 도움이 되는 진단 도구로서 면역 블로팅 및 면역 조직 화학과 함께 사용되는 경우가 많으며 암 및 신경 질환 [8][9]진단에도 적용되어 왔다.SELDI-TOF-MS는 폐암, 유방암, 간암, 대장암, 췌장암, 방광암, 신장암, 자궁경부암, 난소암,[2] 전립선암에 대한 바이오마커 발견에 사용되어 왔다.SELDI 기술은 건강한 환자와 질병 환자의 [9][10][11][12]혈청 샘플에서 단백질 수치를 비교하기 위해 바이오마커 발견에 가장 널리 사용됩니다.혈청 연구는 환자의 질병 모니터링에 대한 최소 침습적 접근을 허용하고 근위축성 측삭경화증(ALS) 및 알츠하이머병과 [9][10]같은 질병과 신경학적 장애를 조기에 감지 및 진단하는 데 유용하다.

SELDI-TOF-MS는 또한 생물학적 응용 분야에서 번역 후 수정된 단백질을 검출하고 단백질의 [8]인산화 상태를 연구하기 위해 사용될 수 있다.

이점

그 SELDI 과정의 주요 장점은 크로마토 그래피 분리 단계이다.(LC-MS)analytes의 용리에 그들은 샘플에 기반을 두고 있는 동안 액체 크로마토 그래피-질량 분석 법, SELDI에서 분리 유지에 근거한다.는 소금, 세제 및 버퍼와 같은 분석 측정을 방해하게 된 샘플 구성 요소, 질량 분석기로 분석하기 전에 씻겨 내려가고 있다.그 표면에 붙어 있는 analytes은 샘플의 전반적인 복잡성 감소 분석한다.결과적으로, 낮은 농도로 존재한다 analytes을 감지할 수가 증가할 것 같다.[10]초기 분리 단계 때문에, 단백질 프로파일은 2,500-5,000세포의 샘플에서 얻을 수 있습니다.[8]

생물학적 응용 프로그램에서는 SELDI-TOF-MS에 주된 장점은 이 기술 방사성 동위 원소들의 사용할 필요가 없었다.게다가, 분석 여러 시간 지점에서는 실험 동안 채취할 수 있다.[8]또한, 단백질 체학의 바이오 마커 발견, 식별 및 확인 단계 모든 SELDI 표면에서 할 수 있다.[1]

제한 사항

SELDI는 종종 그 재현 가능성은 대중 스펙트럼 때 칩 표면의 다른 묶음을 통해에서 차이로 인하여 비난을 받는다.[2]반면 메서드를 저분자 단백질 분석하는 등 성공을 거둘 때 높은 분자량 단백질 분석하고, 일관된 결과를 입수되지 않았다.[8]로 비특이성 흡수 매트릭스가 표본에 덜 풍부한 analytes의 비용으로 높은 abundances과 analytes의 바인딩을 선호하는 또한 시식 편견 때문에 가능성이 존재합니다.[2]range,[10] 스펙트럼 다양하며 매트릭스 때문에 소음의 기준 신호 2000년은 아래, Ciphergen Biosystems 2000년은 아래 스펙트럼의 봉우리를 무시하는 것과 최대지만 SELDI-TOF-MS은femtomolar에서 탐지 한계가 있다.[13]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h Tang N, Tornatore P, Weinberger SR (2004). "Current developments in SELDI affinity technology". Mass Spectrometry Reviews. 23 (1): 34–44. Bibcode:2004MSRv...23...34T. doi:10.1002/mas.10066. PMID 14625891.
  2. ^ a b c d e f g h Muthu, Manikandan; Vimala, A.; Mendoza, Ordetta Hanna; Gopal, Judy (2016-02-01). "Tracing the voyage of SELDI-TOF MS in cancer biomarker discovery and its current depreciation trend – need for resurrection?". TrAC Trends in Analytical Chemistry. 76: 95–101. doi:10.1016/j.trac.2015.10.004.
  3. ^ Karas, Michael; Krüger, Ralf (2003-02-01). "Ion Formation in MALDI: The Cluster Ionization Mechanism". Chemical Reviews. 103 (2): 427–440. doi:10.1021/cr010376a. ISSN 0009-2665. PMID 12580637.
  4. ^ a b c Merchant, Maggie; Weinberger, Scot R. (2000-04-01). "Recent advancements in surface-enhanced laser desorption/ionization-time of flight-mass spectrometry". Electrophoresis. 21 (6): 1164–1177. doi:10.1002/(sici)1522-2683(20000401)21:6<1164::aid-elps1164>3.0.co;2-0. ISSN 1522-2683. PMID 10786889.
  5. ^ Dass, Chhabil (2007). Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry - Dass - Wiley Online Library. doi:10.1002/0470118490. ISBN 9780470118498.
  6. ^ a b Lomas, Lee O.; Weinberger, Scot R. (2008-01-01). Surface-Enhanced Laser Desorption/Ionization (SELDI) Technology. John Wiley & Sons, Ltd. doi:10.1002/9780470061565.hbb128. ISBN 9780470061565.
  7. ^ a b Hutchens TW와 Yip TT."고분자 질량 분석의 새로운 탈착 전략"Rapid Commun Mass Spectrom 7: 576-580(1993)[1]
  8. ^ a b c d e Issaq, Haleem J.; Conrads, Thomas P.; Prieto, DaRue A.; Tirumalai, Radhakrishna; D.Veenstra, Timothy (2003-04-01). "Peer Reviewed: SELDI-TOF MS for Diagnostic Proteomics". Analytical Chemistry. 75 (7): 148 A–155 A. doi:10.1021/ac031249c. PMID 19530659.
  9. ^ a b c Gloerich, Jolein; Wevers, Ron A.; Smeitink, Jan A. M.; Engelen, Baziel G. van; Heuvel, Lambert P. van den (2006-12-07). "Proteomics Approaches to Study Genetic and Metabolic Disorders". Journal of Proteome Research. 6 (2): 506–512. doi:10.1021/pr060487w. PMID 17269707.
  10. ^ a b c d Seibert, Volker; Wiesner, Andreas; Buschmann, Thomas; Meuer, Jörn (2004-04-30). "Surface-enhanced laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (SELDI TOF-MS) and ProteinChip® technology in proteomics research". Pathology - Research and Practice. Proteomics in Pathology, Research and Practice. 200 (2): 83–94. doi:10.1016/j.prp.2004.01.010. PMID 15237917.
  11. ^ Jr GW, Cazares LH, Leung SM, Nasim S, Adam BL, Yip TT, Schellhammer PF, Gong L, Vlahou A (1999). "Proteinchip(R) surface enhanced laser desorption/ionization (SELDI) mass spectrometry: a novel protein biochip technology for detection of prostate cancer biomarkers in complex protein mixtures". Prostate Cancer and Prostatic Diseases. 2 (5/6): 264–276. doi:10.1038/sj.pcan.4500384. PMID 12497173.
  12. ^ Li J, Zhang Z, Rosenzweig J, Wang YY, Chan DW (2002). "Proteomics and bioinformatics approaches for identification of serum biomarkers to detect breast cancer". Clin. Chem. 48 (8): 1296–304. doi:10.1093/clinchem/48.8.1296. PMID 12142387.
  13. ^ Henderson, N.A.; Steele, R.J.C. (2005). "SELDI-TOF proteomic analysis and cancer detection". The Surgeon. 3 (6): 383–390. doi:10.1016/s1479-666x(05)80048-4. PMID 16353858.