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質譜多反應監(jiān)測(multiple reaction monitoring, MRM)技術作為一種質譜檢測的分析方法，具有特異性強、靈敏度高、準確度高、重現(xiàn)性好、線性動態(tài)范圍寬、自動化高通量的突出優(yōu)點，這些特質能夠滿足今天很多研究領域的迫切需要。通過MRM技術進行實時的定量監(jiān)測可以進行藥代動力學研究、臨床診斷、違禁藥物檢查、食品化妝品等工業(yè)質量控制、環(huán)境檢測、農業(yè)植物學研究以及代謝組學和蛋白質組學Biomarker的發(fā)現(xiàn)等相關研究。
1. 質譜MRM技術的原理
MRM技術是一種基于已知或假定的反應離子信息，有針對性地選擇數(shù)據(jù)進行質譜信號采集，對符合規(guī)則的離子進行信號記錄，去除不符合規(guī)則離子信號的干擾，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析從而獲取質譜定量信息的質譜技術。MRM技術是在單反應監(jiān)測(single reaction monitoring, SRM)技術的基礎上演化而來的。對于MRM技術而言關鍵在于首先要能夠檢測到具有特異性的母離子，然后只將選定的特異性母離子進行碰撞誘導(collision-induced)，后去除其他子離子的干擾，只對選定的特異子離子進行質譜信號的采集。由于三重四級桿質譜(triple quadrupole system, TQS) 是進行單一質荷比掃描靈敏的質譜系統(tǒng)，因此是適合MRM分析的質譜儀器。
2. 質譜MRM技術的特點
MRM技術的特點：①靈敏度高：通過兩級離子選擇，排除大量干擾離子，使質譜的化學背景降低，目標檢測物的信噪比顯著提高，從而實現(xiàn)檢測的高靈敏度。②重現(xiàn)性好：在MRM 技術選擇性的質譜信號采集中，避免了待測分子離子化、質譜信號的抑制及源內碰撞碎裂過程的影響，因此重現(xiàn)性也相應提高。③準確度高：利用MRM技術的特異性，進行連續(xù)增強的離子掃描分析，得到高分辨的串聯(lián)質譜(MS/MS)碎片數(shù)據(jù)，與全掃描和中性丟失質譜掃描模式相比降低了分析過程中定性結果的假陽性率，保證了分析的準確度。④通量高：使用目前先進的質譜系統(tǒng)，MRM技術每個工作循環(huán)能處理多達300對母離子-子離子對，這種特點為研究多種蛋白質的多種修飾和豐度變化提供了機會，更能滿足蛋白質組學的研究需求。
(a) MRM掃描技術在三重四級桿質譜中的執(zhí)行模式。(b) MRM MS在一次操作中同時對14種不同分析物質的監(jiān)測圖
3. 質譜MRM技術在定量分析中的應用
3.1 MRM技術在化學小分子定量分析中的應用
MRM定量分析技術在化學小分子分析中已經(jīng)應用超過30年了，報道出現(xiàn)在1978年用于氯的同位素研究，一年后這種技術被應用于血藥濃度的代謝檢測中。自三重四級桿質譜問世以來，MRM技術便成為進行低分子量化學物質分析的重要方法。特別是在復雜藥物代謝研究中MRM成為了關鍵的核心技術，MRM能夠對前藥和其代謝產(chǎn)物進行高度和高靈敏度的實時監(jiān)測。此后，在大量具有生物相關性的小分子化學物質的分析中開始應用。例如：內源物質的跟蹤，治療劑及其代謝產(chǎn)物的監(jiān)測，違禁藥物的檢查和環(huán)境毒物的檢測等等。隨著基因組的破譯，代謝組學和蛋白質組學應運而生，生命科學的研究領域從此被極大地拓寬了。
3.2 MRM技術在代謝組學定量分析中的應用
代謝組學是對生物化學過程中的代謝產(chǎn)物進行整體而又全面分析的科學。盡管MRM技術的應用從小分子物質延伸到了對內源以及外源代謝產(chǎn)物的分析，但還是受到代謝組學研究本身的諸多限制。代謝組復雜而多變，據(jù)估測人體中大約有7000多種分子，因此代謝組的廣域性已經(jīng)超出了質譜檢測的能力范圍。然而，預測代謝和選擇性代謝組的出現(xiàn)將研究者的目光引向了靶向掃描的概念，使可以在MRM模式下應用多種選擇離子監(jiān)控技術對海量的代謝產(chǎn)物進行實時的掃描監(jiān)控。雖然MRM技術不能夠作為代謝組學主要的掃描手段被應用，但是QTRAP質譜系統(tǒng)的出現(xiàn)使MRM技術為靶向蛋白質組學發(fā)現(xiàn)階段的研究提供了更寬的思路。
3.3 MRM技術在蛋白質組學定量分析中的應用
蛋白質組學的研究對象是一個在時間和空間上動態(tài)變化的整體，具有的復雜性。隨著蛋自質組學研究的深入和發(fā)展，尤其是差異蛋白質組學研究的進展，大量功能蛋白質和潛在疾病蛋白質標志物被發(fā)現(xiàn)并被鑒定，如何進一步探測這些蛋白質的表達豐度，以闡明其功能和在疾病研究中的意義，已變得越來越重要。僅僅依賴蛋白質大規(guī)模分離、鑒定的技術路線(雙向凝膠電泳技術分離蛋白質，質譜技術鑒定蛋白質)已經(jīng)不能滿足這些研究的需求，因而迫切需要更高靈敏度和更高選擇性的研究方法。而MRM技術作為一種高特異性、高靈敏度的質譜數(shù)據(jù)獲取方式，在進行蛋白質組學更具針對性的研究中能夠發(fā)揮重要作用，逐步受到更多研究者的關注。
復雜組分共流出物的干擾和寬達9個數(shù)量級以上的動態(tài)范圍，一直是影響血清或血漿等生物體液中蛋白質、多肽準確定量的關鍵因素。盡管研究者們也嘗試采用多種方法，包括盡可能充分的色譜分離，去除高豐度蛋白質等，但質譜對低豐度蛋白質的檢測靈敏度和精密度仍不能滿足分析的要求。MRM技術在定量蛋白質組學應用上展現(xiàn)了其方法的優(yōu)點。首先，在一定程度上提高了測定的動態(tài)范圍，其原因一方面是因為對離子的選擇檢出，降低了復雜組分的背景信號，增強了一些低豐度蛋白質的檢測靈敏度；另一方面通過對高豐度、低豐度蛋白質MRM離子對的選擇來均衡兩者的響應信號差異。例如，對高豐度蛋白質，選擇響應豐度較低的母離子-子離子對；對低豐度蛋白質，選擇響應程度較高的母離子-子離子對，從而均衡高、低豐度的信號差異。其次，減少了復雜組分共流出物的干擾，增強了檢測的特異性。此外，MRM技術高通量的特點，也為多種蛋白質的同時定量提供了條件。MRM技術通過與同位素稀釋法或mTRAQ技術結合，對已知量加入的內標肽段和樣本中的真實肽段分別進行標記，選擇不同母-子離子對獲得不同的色譜檢出信號，比較兩者信號，從而產(chǎn)生絕dui定量結果。
4. 結語
MRM方法具有很好的開發(fā)前景，但同時也面臨巨大的技術挑戰(zhàn)。從文獻報道中我們可以看到基于MRM技術所建立起來的一系列定量分析方法種類較多，可變性強，適用范圍廣，可以根據(jù)不同的研究需要選擇不同的樣品前處理實驗方案與之相配合適用，從而發(fā)揮出MRM技術強大的定量分析潛力。
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