O spektrometriji masa u molekularnoj medicini: od elementarne analize do dijagnostičkog slikanja

Abstract

Almost hundred years after the first demonstration of exact mass determination of chemical elements by J. J. Thomson’s in 1912, the method discovered by him – mass spectrometry – reached a high level of development in different fields of science and applications to life sciences, technology, medicine and public life. New aspects of ionization of molecules from all aggregate states contributed largely to develop new ion sources for almost universal usage. By development of distinct ion optics the secondary ion beams can be manipulated in mass spectrometers, which may contain cells for ion concentration or fragmentation of entire ion clouds or their parts. Modern mass spectrometry is characterized by unique properties for research and analytics like specificity, sensitivity, speed, the possibility of automatization and of application of algorithms for interpretation of experimental data. These properties are already integrated in commercial instruments and used for “omics”-type of projects, like genomics, proteomics, glycomics, lipidomics, and so on. In this article, own investigations and method developments are presented, in which high resolution mass spectrometry, hyphenated techniques to MS and automated data interpretation are playing a crucial role. These technical solutions were applied to projects focussed to discovery of potential biomarker of human diseases. In the present vision of the future MS in medicine, MS imaging will play an important role. Using laser desorption for ionization, the images similar to those obtained by microscopy can be obtained, where they contain additionally also the information on the molecular structure as an extra value.Gotovo sto godina nakon što je J. J. Thomson’s 1912. prvi put pokazao da se masa kemijskih elemenata može eksperimentalno točno odrediti metoda koju je on otkrio – spektrometrija masa – dosegla je visok stupanj razvitka i raznolikosti na raznim poljima znanosti i svoje primjene u tehnologiji, medicini i javnom životu. Nove spoznaje o ioniziranju molekula iz svih agregatnih stanja omogućile su razvoj novih ionskih izvora za gotovo univerzalne primjene. Razvojem instrumentalne ionske optike omogućeno je manipuliranje ionskih zraka u spektrometrima masa, koji sadrže ćelije za ili sakupljanje ili fragmentiranje čitavih ionskih oblaka ili njihovih dijelova. Moderna spektrometrija masa raspolaže jedinstvenim svojstvima za istraživanje i analitiku kao što su specifičnost, osjetljivost, brzina, mogućnost automatizacije i primjene algoritama za interpretaciju eksperimentalnih podataka. Sve te instrumentalne metode danas su već u cijelosti integrirane u „omics“ poljima istraživanja kao što su genomics, proteomics, glycomics, lipidomics itd. Ovdje su prikazana pojedina autoričina istraživanja razvitka metoda za visokorazlučenu spektrometriju masa i za njezino direktno priključivanje na instrument za razdjeljivanje te razvitka algoritama za interpretaciju eksperimentalnih podataka. Ta tehnička rješenja bila su primijenjena na projekte usredočene na otkrivanje potencijalnih biomarkera u ljudskim bolestima. U momentalnoj viziji primjene spektrometrije masa u medicini se već ocrtava dijagnostičko slikanje, pri čemu se laserskom desorpcijom dobivaju slike slične onima dobivenima mikroskopijom, ali koje sadrže i dodatnu informaciju o molekularnim strukturama

    Similar works