대사체학을 위한 HRAM 질량분석법

높은 분해능은 동위원소 표지 대사체학 실험에서 특히 유용합니다. 만성 통증 검사 시험대상자에게 [15N]글루타민과 같은 표지된 아민을 사용한 사례를 소개합니다. 여기서, 표지된 글루타민과 내생 그루타민산염은 모두 동일한 역상 LC 컬럼에서 용리하지만 표지된 글루타민(A0)의 모노동위원소(monoisotope)가 글루타민산염(A1)의 두 번째 동위원소와 중첩되므로 20,000 분해능을 사용하여 분해할 수 없습니다. 그 결과 정량 측정이 어려워집니다.

Orbitrap 질량 분석기 기술에 사용된 것과 같은 고분해능 MS를 사용하면 기기를 100,000 분해능으로 설정할 수 있습니다. 이 경우 한 개가 아닌 두 개의 아민 피크가 분해되며 분해 후 각 피크의 특성을 분석할 수 있습니다.

정량 실험에서는 가능한 간섭으로부터 표적 대사 산물을 분리하기에 충분한 분해능을 사용할 때에만 확실한 결과를 얻을 수 있습니다. 기기의 분해능이 충분하지 않으면 위양성 또는 위음성 신호 반응이 발생합니다.  

대사체학은 과거부터 지금까지 줄곧 정량적 과학입니다. 그 이유는 내인성 대사체 농도에 자릿수 차이가 있기 때문입니다. 따라서 연구 대상인 생물학적 조건에 대해 종합적이고 의미 있는 시각을 반영하는 데이터를 생성하려면 질량분석기가 이러한 농도 편차를 감지할 수 있어야 합니다. Orbitrap 질량 분석기 기술을 활용하면 극히 낮은 펨토몰 수준까지 분석물을 정량할 수 있습니다. 또한 결과적으로 얻은 데이터의 변동계수(CV) 값을 여전히 적게 유지하면서 5자릿수 선형 다이내믹 레인지를 초과하는 범위의 분석물을 쉽게 검출할 수 있습니다.

높은 감도와 선택성 때문에 질량분석법은 대사체학 연구에서 가장 많이 사용하는 방법이 되었습니다. 대사체학 연구에서는 일반적으로 다수의 데이터 세트에서 의미 있는 답을 찾아내야 합니다. 이를 위해 질량분석기는 내부 보정 없이 여러 번 분석을 실행해도 정확하고 재현성 있는 데이터를 제공해야 합니다.

대사체학 실험 중 빠른 데이터 수집이 필요한 경우에도 정확한 화합물 식별을 위해서는 MS 또는 MSⁿ 모드에 사용되는 최고 품질 HRAM 스펙트럼을 유지해야 합니다.

대사체학 연구는 복잡한 시료와 시료 내 오염물질을 다루므로 MS/MS 스펙트럼에 백그라운드의 간섭으로 인한 피크가 포함되지 않도록 좁은 전구체 분리 범위를 유지하는 것이 필수적입니다. 이러한 간섭이 발생할 경우 표적 화합물 식별이 더욱 어려워집니다.

이와 같은 문제에 대한 해결책 중 하나는 좁은 분리 범위를 유지하는 것입니다. 아래 예에서 1-4 amu의 좁은 분리 범위가 화학적 노이즈 간섭을 제한하면서 전송 손실을 최소화하는 것을 볼 수 있습니다. 1 amu의 분리 폭으로 특이도가 향상되며 소 심장의 총 지질 추출물(컬럼내 1 mg)에 대해 고품질 MS/MS 스펙트럼이 생성됩니다.

대사체학 화합물은 다양한 물리화학적 속성을 가지고 있으므로 여러 분리 기법(GC, IC 및 역상 LC 역상/HILIC)을 조합하여 사용하면 다양한 생물학적 상태를 보다 종합적으로 확인할 수 있습니다. 또한 질량분석기의 양이온화 및 음이온화 모드를 모두 사용하여 더 넓은 스펙트럼 범위의 정보를 얻을 수 있습니다. 더 빠른 극성 전환을 통해 한 번의 분석 실행에서 더욱 생산성이 더 높은 분리 시간 단위를 얻을 수 있으므로 이는 스펙트럼 범위 확장은 빠른 극성 전환을 사용하는 경우에만 가능합니다.

다양한 MSⁿ 수준의 스펙트럼 라이브러리는 스펙트럼 식별 확실성을 제공합니다. 이 방법으로 효과를 보려면 다양한 단편화 모드와 충돌 에너지를 사용할 수 있어야 합니다.