岛津台式MALDI-TOF助力核酸类药物快速检测
新年伊始，新型冠状病毒在全国蔓延，全国大部分省份启动了重大突发公共卫生事件一级响应，很多小区都采取了封闭式管理。2月11日，世界卫生组织（WHO）将新冠肺炎命名为2019冠状病毒病，英文名为Corona Virus Disease 2019（COVID-19）。新冠病毒与2003年肆虐全球的SARS病毒，以及2012年在沙特发现的MERS病毒，均为冠状病毒属中的一种。冠状病毒基因组为一条完整的单股正链RNA，长约30kb，是RNA病毒中最长的RNA核酸链。目前主流的新冠病毒检测手段为实时荧光定量PCR和基因测序。使用普通PCR和基于MALDI-TOF的单核苷酸多态性SNP分型技术，也可以实现病毒的高通量检测：病毒的RNA经逆转录生成cDNA，PCR扩增，再进行单碱基延伸，点样到芯片靶板，最后到MALDI-TOF仪器检测分析。岛津公司与合作方毅新博创公司正在进行RNA病毒SNP分型的研发，预计能实现12种RNA病毒的检测。本文先分享岛津台式MALDI-8020仪器在核酸类药物快速检测的方案。
台式MALDI-8020外观
核酸类药物分析
由遗传信息的载体DNA和RNA等核酸类物质组成的药物称为“核酸类药物”。核酸类药物可以将传统低分子药物和抗体药物无法靶向的mRNA（messenger RNA）和microRNA作为靶标，有望成为治疗至今仍难以治愈的遗传性疾病等的新一代创新药物。核酸类药物无需像抗体药物一样通过细胞培养来合成，可以通过化学合成，生成分子量从几千到几万不等。确认合成的核酸类药物是否具有预定的核苷酸序列，对确保药物的功能至关重要。
本文测试了序列为5’-CTGAGACACTGAAGGTAGGA-3’的合成核酸。将浓度为100pmol/μL的1μL样品溶液点在MALDI靶板上，其上再点上基质溶液（0.5μL），干燥后测定，一级质谱图如图1。同时利用源内裂解技术（ISD: In source decay）测定样品，结果如图2所示，获得合成核酸的ISD谱图。
图1 合成核酸的MALDI-TOF质谱图
测定模式：Linear Positive
图2 合成核酸的MALDI-ISD-TOF质谱图和裂解离子
测定模式：Linear Positive
肽核酸检测
肽核酸（PNA）是模拟DNA的人工合成聚合体，DNA的核酸碱基（A/G/C/T）没有改变，只是用肽结构取代了主链的脱氧核糖和磷酸基团的部位（图4）。主链的结构，n-(2-aminoethyl) glycyl单元是由一个酰胺结合的，带有中性电荷以及光惰性的，不同于带负电荷糖磷酸为主链的DNA。由于电荷状态的不同，PNA强烈地结合到互补的DNA/RNA序列。与DNA相比，PNA的重要作用在于具有较强的结合力以及杂交特性。因此，PNA在分子诊断和研究领域中广泛被应用，比如，单核苷酸多态性（SNP）检测，荧光原位杂交（FISH）和分子生物传感器等技术。PNA也有可能作为反义药物（anti-sense drugs）应用于治疗人体免疫缺陷病毒。
图3 PNA和DNA的主链结构比较
图4 台式MALDI-TOF MS应用于PNA分析
样品A（2pmol，基质CHCA）的分析结果表明，在线性模式下也能检测到>8000 FWHM的高分辨率。样品B/样品C（5.5pmol/7.5pmol，基质SA）的高分子量区域的分析结果用平均分子量标记。
MALDI-TOF因其简单的前处理方法和准确的分子量信息获得好评。台式MALDI-8020能在核酸类药物及肽核酸的研究开发及品质管理中起到重要作用。MALDI-8020是世界上最小的线性MALDI-TOF MS，可满足线性模式下蛋白质、核酸、小分子药物等的分析需求，并有望在生物化学和分子生物学中广泛应用。期待MALDI-8020今后能在冠状病毒的SNP分型中有良好表现。
没有一个冬天不可逾越，
没有一个春天不会到来。
武汉加油！中国加油！
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