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BioTechniques:质谱仪并没有那么复杂

2016.4.14

  对于很多人来说,质谱仪是高端的、复杂的,需要多年的技术经验才能成为大师。因此,这方面的新手不免有点怯怯。在新一期的《BioTechniques》上,JeffreyPerkel教你一些好办法来开始质谱实验。

  KevinClark早年是威斯康星大学麦迪逊分校的一名博士后,他花了很多时间来合成肽段。对Clark而言,质谱分析很关键,可帮助那些肽段是什么。他当年使用的是MALDI-TOF质谱仪。然而,当Clark于2010年在佐治亚大学着手开展蛋白质组研究时,他觉得自己完全是个新手。

  “我的经验仅限于特定类型的质谱仪和特定的分子,仅此而已,”他回忆道。“质谱领域比这要大得多。”许多研究人员也许抱着同样的想法,于是将实验外包,只是等待结果。有必要这样做吗?斯坦福大学质谱核心实验室的主任AllisChien认为,质谱也许是相当简单的,这要取决于仪器、数据和项目。

  简单培训

  Clark目前在佐治亚大学的蛋白质组和质谱核心实验室工作,他的主要工作是帮助学生开展质谱实验。实验室主管DennisPhillips负责小分子项目。与他们打交道的用户大多有着相对简单的需求,如监控有机合成。这些实验比较简单,因此Phillips更愿意培训研究人员,让他们自己完成。不过,大多数人都没有接受他的建议。

  Chien管理斯坦福的质谱实验室已有16年。斯坦福有11台仪器,从单四级杆到复杂的Orbitraps,不过最基本的仪器,包括三台单四级杆和一台MALDI-TOF,是向用户开放的。感兴趣的用户需要接受培训,才能使用。

  基本的培训只需要30分钟,主要集中在样品制备和基本操作。比如,过滤不当的样品可能会阻塞狭窄的流体系统,而浓度过高的样品可能会残留在仪器内部,破坏下游实验。不过,操作本身相当简单:系统自带一些程序,可运行部分样本。MALDI用户则需要约6小时的额外培训。不过,这种培训并也不能让用户成为“专家”。

  培训之外

  与前面两个实验室不同,普林斯顿大学蛋白质组和质谱实验室的离子阱和Orbitraps也是向普林斯顿的研究人员开放的,但需要培训。据主任TharanSrikumar介绍,为期一周的培训过程覆盖方方面面,包括样本制备、装柱、校准,以及仪器操作和数据分析。

  对蛋白质组实验而言,后面的步骤尤其需要关注。“公司在软件和流程简化方面已经取得了飞跃进步,”他说,但这一过程距离一切全包还很远。许多供应商提供默认参数,不过,“还需要花很多心思来考虑在数据分析过程中使用哪些参数”。

  赛默飞世尔科技质谱部门的高级主管TinaSettineri表示,高端质谱仪更复杂,也更好地实现了实验灵活性。尽管也能针对特定应用来设计专门的仪器和软件,但科研用户通常需要开展许多不同类型的分析,这必然需要更加复杂的系统。因此,赛默飞的高端质谱仪往往针对“专家或准专家”用户,而中端的三重四级杆和Orbitrap系统适合“准专家或非专家”用户。

  简约设计

  所有这一切并不是说系统在设计时没有考虑简约的因素。赛默飞高端的OrbitrapFusion平台包含多个组件,每个都必须校准。不过,用户无需手动进行,相反,仪器有一个简单的功能,可维护这些过程。Settineri认为,这代表了赛默飞高端仪器在易用性/复杂性上的平衡。

  Waters公司也同样推出了自我校准的紧凑型单四级杆仪器,名为QDa,并在新的VIONIMSQTOF仪器上融入了类似的功能。QDa是一台用户友好的仪器,它小巧的体型可以让新用户放心。该公司健康科学部的主管JamesLangridge谈道,当他第一次与质谱仪打交道时,那些仪器大概有一个房间那么大。“这种规模看起来很吓人,不过如果你看到的东西只有计算机那么大,你也许会想,这看起来并不难,”他说。

  质谱仪的操作虽远谈不上轻松,但已经比过去轻松很多。当然,大多数人都认为这值得一试。斯坦福大学的Chien认为,质谱很有用,也很有乐趣。如果你不去爬山,你永远也到不了山顶。你需要尝试一些复杂的东西。

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