Главная > Полезная информация > Масс-спектрометрия: оборудование, назначение, возможности

Масс-спектрометрия: оборудование, назначение, возможности

Масс-спектрометры представляют собой вакуумные приборы, определяющие массы атомов (молекул). Аппараты используют физические законы движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях для получения масс-спектра.

Настольный Microflex™ LT MALDI-TOF для определения масс биомолекул >>

В микробиологии этот прибор позволяет с высокой точностью определить количественный и качественный состав вещества, его структуру, физико-химические реакции. В частности, используются для:

  • идентификации микроорганизмов в биологических средах — мицелиальных грибов, дрожжей, грамположительных и грамотрицательных бактерий,
  • видового типирования бактерий — выявления их родовой и видовой принадлежности,
  • определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам,
  • создания генетического паспорта человека.

Подобные исследования имеют огромное значение как для решения практических проблем микробиологии, так и общего развития этой отрасли медицины.

Устройство и принцип работы

Современные приборы состоят из нескольких устройств:

  • источника ионов — преобразует составляющие неорганического или органического вещества — нейтральные молекулы и атомы — в заряженные частицы — ионы,
  • микробиологического анализатора — разделяет заряженные ионы по времени пролета определенного расстояния,
  • детектора — фиксирует сигнал ионов.

Уникальная система MALDI-TOF позволяет получить данные максимальной точности. MALDI (матрично активированная лазерная десорбция/ионизация) представляет собой «мягкий» способ ионизации. Вспомогательная матрица снижает разрушительные свойства лазерного излучения, что обеспечивает ионизацию крупных биомолекул без деградации.

TOF — Time of Flight — принцип работы анализатора масс-спектрометра. Он фиксирует время пролета заряженными частицами конкретного расстояния и разделяет ионы по этому фактору. Время пролета при этом пропорционально отношению массы частицы к ее заряду.

Применение системы MALDI-TOF BioTyper дает возможность тщательного и достоверного анализа вирусных штаммов, полиморфизмов, пептидов, полимеров. Сегодня этот метод является наиболее эффективным. Он позволяет с высокой вероятностью определить риск развития наследственных заболеваний, выявить наиболее эффективные пути лечения различных патологий, расширить круг известных медицине возбудителей болезней.

Идентификация и видовое типирование микроорганизмов

Одинаково эффективно работают с различными типами анализируемых образцов:

  • питательными средами,
  • биологическими образцами,
  • гемокультурами.

Осуществляемые идентификация и видовое типирование дают возможность выявить бактерии, дрожжи и грибы, а также оценить иммунную реакцию организма на их присутствие. В области клинической диагностики эта задача является одной из наиболее сложных.

Для анализа используется уникальная современная методика MALDI-TOF. Она обладает гораздо более высокой достоверностью по сравнению с другими способами диагностики. К примеру, такой подход позволяет различить несколько десятков видов распространенных грибов Candida. В процессе измерений выводится спектр константных белков неизвестных микроорганизмов, в дальнейшем сравниваемый с базой данных. Эти сведения необходимы для определения родовой и видовой принадлежности бактерий.

Определение чувствительности к антибиотикам

Помимо идентификации и типирования микроорганизмов, масс-спектрометры позволяют определить их чувствительность к антибиотикам. С помощью этого прибора специалисты могут регистрировать изменения в реакции среды на то или иное вещество. Такая технология дает возможность выявить ряд наиболее эффективных препаратов для лечения конкретных видов бактерий.

MALDI-TOF — система имеет огромное практическое значение. В том числе, спектрометрия может стать эффективным инструментом сокращения числа заболеваний, передающихся половым путем. Сегодня масс-спектрометрия активно применяется в медицине для идентификации и определения чувствительности к антибиотикам возбудителей хеликобактериоза. Бактерия Helicobacter является основной причиной развития заболеваний желудочно-кишечного тракта: язв, гастрита, рака. Использование технологии MALDI-TOF в перспективе поможет значительно продвинуться в лечении этих болезней.

Создание генетического паспорта и его значение

Благодаря масс-спектрометрии по системе MALDI-TOF сегодня возможно создание генетического паспорта человека. Он имеет огромное значение как в практическом, так и и научном отношении.

Генетический паспорт представляет собой индивидуальную генетическую карту. Прибор позволяет выявить олигонуклеотидные полиморфизмы. Эти клетки являются точечными заменами нуклеотидов в составе ДНК человека. По наличию таких наследуемых генетических аллелей можно судить о величине риска развития заболеваний под действием различных факторов.

Материалом для составления генетического паспорта является венозная кровь пациента. В качестве объекта исследования используется выделенная из нее ДНК. Процедура осуществляется в несколько этапов:

  • ПЦР-амплификация ДНК,
  • инактивация дезокситрифосфатов, очистка продуктов реакции,
  • минисеквенирование, терминирование синтеза мононуклеотидных полиморфизмов,
  • очистка полученных продуктов,,
  • исследование,
  • анализ результатов.

На выходе специалисты получают для оценки масс-спектры продуктов минисеквенирования, по пикам которых можно судить о нуклеотидном контексте. Составленный на основе этих данных генетический паспорт позволит с высокой вероятностью прогнозировать развитие наследуемых патологий. В области терапии это открывает большие возможности для профилактики, торможения и купирования заболеваний. В научном смысле методика массспектрального анализа является значительным прогрессом в развитии медицины и микробиологии в частности.