ต่างศักย์สูงผ่านลงไปในของเหลวที่เคลื่อนที่ ผ่านท่อขนาดเล็กทีส่ เปรย์ละอองสารเป็นหยด ขนาดเล็กทีป่ ลายท่อ และสเปรย์โดยตรงสูท่ าง เข้าเครื่องแมสสเปคโตรมิเตอร์ ของเหลวถูก แยกออกจากหยดสารโดยใช้ความร้อนทำ�ให้ เกิดเป็นลำ�อิออน ESI จะสร้างประจุเพิ่มให้ กับอิออน จึงช่วยรับประกันว่าค่ามวลต่อ ประจุ (m/z) ของสารโมเลกุลใหญ่จะอยู่ใน ช่วง 800-1,000 หน่วยมวลอะตอม ซึง่ เหมาะ กับความสามารถในการตรวจจับของเครื่อง แมสสเปคโตรมิเตอร์ในปัจจุบัน
Mass spectrometry has become an essential tool for the pharmaceutical industry.
Article info John R Yates III. (2011). A century of mass spectrometry: from atoms to proteomes. Historical commentary. Special feature. Nature methods. Vol.8, No. 8 50
www.innolabmagazine.com
การปรากฎตัวของโปรตีโอมิกส์ ความสามารถในการจำ�แนกโปรตีนในของผสม และหลังจากการจากการปรับแต่งทรานสเล ชัน (Post-translational modification) โดยใช้แทนเดมแมสสเปคตรัมและฐานข้อมูล ลำ�ดับโปรตีน เป็นการสร้างความแตกต่าง จากแนวทางเดิมและนำ�ไปสู่วิธีการที่เรียกว่า Shotgun proteomic – ซึ่งเป็นวิธีการที่ ช่วยให้สามารถวัดค่าโปรตีน ในสารประกอบ โปรตีนเชิงซ้อน ออร์แกแนล เซลล์ และ เนื้อเยื่อ รวมทั้งการวัดค่าหลังจากการจาก การปรับแต่งทรานสเลชัน โดยไม่ต้องแยก โปรตีนแต่ละชนิดออกมา การจำ�แนกโปรตีน ทีร่ วดเร็วและถูกต้องจะเพิม่ ความก้าวหน้าใน การค้นพบด้านชีววิทยา โดยการทำ�ให้ขนั้ ตอน ในกระบวนการค้นหาลำ�ดับโปรตีนที่ใช้เวลา มากที่สุด มีความเรียบง่ายยิ่งขึ้น ความสามารถและแอพลิเคชันใหม่เหล่านี้ เป็นแรงผลักดันที่รวดเร็ว ที่ทำ�ให้เทคโนโลยี แทนเดมแมสสเปคโตรเมทรี เกิดการพัฒนา เครื่องแมสสเปคโตรมิเตอร์แบบใหม่ เช่น Linear ion traps, Quadrupole/timeof-flights, Time-of-flight/ time-of-flight, Ion mobility และ Orbitrap ที่มีการตอบ สนองทีด่ ขี นึ้ มีความเร็วในการสแกนและความ ละเอียดที่มากขึ้น และระบุมวลได้ถูกต้องขึ้น การพัฒนาของเครื่องมือที่เกิดขึ้นมากมายนี้ เป็นการพิสูจน์ให้เห็นถึงประโยชน์ของการ วิเคราะห์โมเลกุลขนาดเล็กอีกด้วย เช่น สาร เมตาบอไลท์ ปัจจุบนั เทคโนโลยีเหล่านี้ กลาย เป็นสิ่งจำ�เป็นในการพัฒนายาเพราะต้องใช้ ในการวิเคราะห์สารเมตาบอไลท์ของตัวยา นอกจากนี้เทคโนโลยี ESI ยังช่วยทำ�ให้ วิวฒ ั นาการการจำ�แนกชนิดของโปรตีนสภาพ ปกตินั้นมีความง่ายขึ้น เพราะโปรตีนจะผ่าน
mass analyzer that separates ions based on their flight times over a defined distance. ESI provided a very different set of capabilities than MALDI. By placing a high voltage on a liquid flowing through a capillary, a spray containing tiny droplets forms at the exit, and the spray is directed to the entrance of the mass spectrometer. The liquid is removed from the droplet by heat and results in the formation of an ion beam. ESI also results in the formation of multiply charged ions, which ensures that m/z of large molecules are in the range of 800–1,800 atomic mass units, well within the detection capabilities of many mass spectrometers used at the time. The Rise of Proteomics The ability to identify proteins in mixtures and their post-translational modifications, using tandem mass spectra and sequence databases, altered the existing proteinsequencing paradigm and ushered in an approach known as shotgun proteomics—a strategy that makes possible large-scale measurements of proteins in protein complexes, organelles, cells and tissues as well as their post-translational modifications, without the need to isolate individual proteins. Rapid and accurate identification of proteins greatly increased the pace of biological discovery by simplifying what used to be the most time-consuming part of discovery—protein sequencing. These new capabilities and applications in turn drove rapid developments in tandem mass spectrometry technology to create new types of mass spectrometers such as linear ion traps, quadrupole/time-offlights, time-of-flight/ time-of-flight, ion mobility and Orbitrap instruments with greater sensitivity, faster scan speeds, better resolution and higher mass accuracy. Many of these instrumental developments also proved useful for the analysis of small molecules such as metabolites. These technologies have also become essential to the drug-development process to identify and measure drug metabolites.