एलसी-एमएस के अंदर और बाहर

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तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री क्या है?

तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस) एक प्रयोगशाला तकनीक है जो तरल नमूने में अणुओं को अलग करने, पहचानने और मापने के लिए दो विश्लेषणात्मक प्रक्रियाओं को जोड़ती है। शोधकर्ता उपयोग करते हैं LC-एमएसजिसे पेप्टाइड मास फ़िंगरप्रिंटिंग भी कहा जाता है, और इसकी मात्रा निर्धारित करने के लिए इस तकनीक की विविधताएँ हैं विभिन्न विश्लेषण एक नमूने में, जिसमें प्रोटीन, मेटाबोलाइट्स और चिकित्सीय शामिल हैं।^1,2 में नैदानिक ​​प्रयोगशालाएँ,³ वैज्ञानिक अक्सर अग्रानुक्रम एमएस (एलसी-एमएस/एमएस) के लिए दो एमएस चरण निष्पादित करते हैं, जिससे विश्लेषण बढ़ता है विशेषता एकल चरण एलसी-एमएस की तुलना में।²

एलसी-एमएस कैसे काम करता है?

वैज्ञानिक एक नमूने के घटकों को तरल क्रोमैटोग्राफी (एलसी) के साथ अलग करते हैं, जो अणुओं को इस आधार पर अलग करता है कि वे किस तरह से बातचीत करते हैं मोबाइल और स्थिर चरण एक कॉलम में.⁴ ये इंटरैक्शन चार्ज और आकार जैसे विश्लेषण गुणों पर निर्भर करते हैं। एक बार जब वैज्ञानिक अलग-अलग घटकों को अलग कर देते हैं, तो नमूने का मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एमएस) के साथ विश्लेषण किया जाता है, जहां एक मशीन नमूने में घटकों के आणविक भार और आयनिक चार्ज को मापती है और रिपोर्ट करती है। यह शोधकर्ताओं को यह पता लगाने की अनुमति देता है कि नमूने में कौन से घटक हैं यों प्रत्येक विश्लेषण की मात्रा.¹

अधिकांश शोधकर्ता एलसी-एमएस डेटा को एक के रूप में रिपोर्ट करते हैं द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात (एम/जेड)जहां m आयन के आणविक भार को दर्शाता है और z आवेशों की संख्या को दर्शाता है।⁴ एकल आवेश वाले छोटे अणुओं के लिए, m/z मान आणविक आयन के द्रव्यमान के समान होता है, जबकि बड़े अणुओं जैसे प्रोटीन या पेप्टाइड्स कई आयनिक आवेश धारण करते हैं और अद्वितीय m/z अनुपात रखते हैं जो उनके आणविक भार के अंश हैं।⁴ एलसी-एमएस सक्षम बनाता है आणविक भार निर्धारणजो वैज्ञानिकों को यह अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि किसी नमूने में घटकों को कैसे संशोधित किया जाता है या क्या उनके नमूने में अपेक्षित विश्लेषण शामिल हैं।⁵

एलसी-एमएस अनुप्रयोग

प्रोटिओमिक्स

प्रोटीन विश्लेषण वैज्ञानिकों को एक नमूने में संपूर्ण प्रोटीन सामग्री को चिह्नित करने की अनुमति देता है। इसमें यह पहचानना शामिल हो सकता है कि नमूने में कौन से प्रोटीन हैं, क्या वे किसके द्वारा विनियमित हैं अनुवादोत्तर संशोधन जैसे फॉस्फोराइलेशन या ग्लाइकोसिलेशन, और प्रोटीन किस संरचना या अंतःक्रिया से बनता है।⁶

वैज्ञानिक अक्सर एक का प्रयोग करते हैं नीचे से ऊपर का दृष्टिकोण प्रोटिओमिक्स के लिए, जो एक विश्लेषणात्मक वर्कफ़्लो है जो अक्षुण्ण प्रोटीन के बजाय पेप्टाइड अनुक्रमों पर निर्भर करता है। शोधकर्ता पहले प्रोटीन को ट्रिप्सिन जैसे प्रोटियोलिटिक एंजाइमों के साथ छोटे पेप्टाइड्स में पचाते हैं। फिर वे इन पेप्टाइड्स को अलग करने और पहचानने के लिए एलसी-एमएस/एमएस का उपयोग करते हैं और प्रोटीन अनुमान नामक प्रक्रिया के माध्यम से मूल प्रोटीन को पेप्टाइड अनुक्रमों को पुन: असाइन करते हैं। वैज्ञानिक इस दृष्टिकोण का उपयोग कोशिकाओं और ऊतकों में जैविक प्रक्रियाओं को उजागर करने और प्रोटीन बायोमार्कर खोज के माध्यम से नई दवा लक्ष्यों और निदान उपकरणों की पहचान करने के लिए करते हैं।⁶

मेटाबोलॉमिक्स

शोधकर्ता मेटाबोलॉमिक्स के माध्यम से मेटाबोलाइट्स को व्यापक रूप से प्रोफाइल करते हैं, जो कई जैविक प्रक्रियाओं के लिए प्रत्यक्ष कार्यात्मक रीडआउट के रूप में कार्य करता है। वैज्ञानिक जिन मेटाबोलॉमिक्स तकनीकी प्लेटफार्मों की ओर रुख करते हैं, उनमें से, अलक्षित एलसी/एमएस शोधकर्ताओं को एक साथ हजारों मेटाबोलाइट्स को मापने में सक्षम बनाता है।⁷ एक विशिष्ट अलक्षित मेटाबोलॉमिक्स वर्कफ़्लो एलसी में अवधारण समय और एमएस में द्रव्यमान-से-चार्ज अनुपात द्वारा अज्ञात मेटाबोलाइट्स की विशेषताओं की पहचान करता है। हालाँकि, अलक्षित मेटाबोलॉमिक्स अनजाने में उन अणुओं को भी माप सकता है जो चयापचय अणु नहीं हैं। वैज्ञानिक विशिष्ट मेटाबोलाइट विशेषताओं की विस्तार से जांच करने के लिए टेंडेम एमएस पर भरोसा करते हैं, या एलसी के दौरान समस्थानिक रूप से लेबल किए गए संदर्भ नमूनों पर भरोसा करते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे सही चयापचय मार्करों का अध्ययन कर रहे हैं।⁷

इसके अतिरिक्त, उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोमीटर के आगमन के साथ, एलसी-एचआरएमएस (तरल क्रोमैटोग्राफी-उच्च-रिज़ॉल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री) मेटाबोलॉमिक्स के लिए पसंद का विश्लेषणात्मक उपकरण बन गया है।⁸ उच्च के साथ संवेदनशीलतासरल नमूना तैयार करना, और व्यापक छोटे अणु कवरेज,⁸ एलसी-एचआरएमएस पर विजय प्राप्त हुई थ्रूपुट सीमाएँ बड़े पैमाने पर चयापचय के लिए पारंपरिक एलसी-एमएस/एमएस।⁷

फार्माकोकाइनेटिक्स और दवा की खोज

वैज्ञानिक LC-MS का उपयोग करते हैं फार्मास्यूटिकल्स का विश्लेषण करें और उन अणुओं को अलग करना जो दवाएँ और उनके उपोत्पाद बनाते हैं।⁴ एलसी-एमएस तेज और सटीक मात्रात्मक माप सक्षम बनाता है, जो महत्वपूर्ण हैं औषधि विष विज्ञान नैदानिक ​​​​अध्ययन, अशुद्धता प्रोफाइलिंग, डोपिंग नियंत्रण विश्लेषण, खाद्य विज्ञान और जल विश्लेषण जैसे पर्यावरण अनुसंधान के लिए।⁹

एमएस-आधारित माप फार्माकोकाइनेटिक अध्ययन, दवा खोज और बायोफार्मास्युटिकल अनुसंधान में भी उपयोगी हैं। शोधकर्ता 95 प्रतिशत से अधिक फार्मास्युटिकल उत्पाद में एमएस का उपयोग करते हैं परिमाणीकरण अध्ययन.⁹

संदर्भ

1. राष्ट्रीय कैंसर संस्थान। तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री. में: एनसीआई शब्दकोश. 11 जुलाई, 2023 को एक्सेस किया गया।
2. पिट जे जे. नैदानिक ​​जैव रसायन में तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री के सिद्धांत और अनुप्रयोग. क्लिन बायोकेम रेव. 2009;30(1):19-34.
3. ग्रीबे एसके, सिंह आरजे। क्लिनिकल प्रयोगशाला में एलसी-एमएस/एमएस – यहां कहां से करें. क्लिन बायोकेम रेव. 2011;32(1):5-31.
4. गर्ग ई, जुबैर एम. मास स्पेक्टोमीटर. में: स्टेटपर्ल्स [Internet]. 2023. 10 जुलाई, 2023 को एक्सेस किया गया।
5. लिपेंस जेएल, एट अल। झिल्ली और हाइड्रोफोबिक प्रोटीन के सटीक आणविक भार निर्धारण के लिए रैपिड एलसी-एमएस विधि. गुदा रसायन. 2018;90(22):13616-23।
6. गिललेट एलसी, एट अल। मास स्पेक्ट्रोमेट्री को बॉटम-अप प्रोटिओमिक्स पर लागू किया गया: परिकल्पना परीक्षण के लिए उच्च-थ्रूपुट युग में प्रवेश. अन्नू रेव एनल केम (पालो अल्टो कैलिफ़ोर्निया)। 2016;9(1):449-72.
7. ली एस, एट अल. उच्च थ्रूपुट मेटाबोलॉमिक्स से नेटवर्क गतिविधि की भविष्यवाणी करना. पीएलओएस कंप्यूट बायोल. 2013;9(7):ई1003123।
8. शिफमैन सी, एट अल। अलक्षित एलसी-एमएस मेटाबोलॉमिक्स डेटा के लिए फ़िल्टरिंग प्रक्रियाएँ. बीएमसी जैव सूचना विज्ञान। 2019;20(1):334.
9. लूज़ जी, एट अल। फार्मास्युटिकल विश्लेषण के लिए मात्रात्मक मास स्पेक्ट्रोमेट्री विधियाँ. फिलोस ट्रांस ए मैथ फिजिक्स इंजीनियरिंग विज्ञान। 2016;374(2079):20150366।