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Espectrometría de masas 2017: La espectrometría de masas en tándem como herramienta para adaptar el diagnóstico de enfermedades animales en función del descubrimiento de biomarcadores: enfoque de impronta molecular - Hossam EM Sayour - Instituto de Investigación en Salud Animal

Hossam E. M. Sayour

 El control de enfermedades animales zoonóticas y transfronterizas es una prioridad máxima en muchas organizaciones e instituciones relacionadas con la salud. La identificación de la diversidad de biomarcadores de enfermedades animales o fracciones epitópicas como proteínas, glicoproteínas y lipopolisacáridos tiene una importancia diagnóstica/terapéutica potencial. El descubrimiento de biomarcadores y la proteómica se han convertido en sinónimos de espectrometría de masas en los últimos años. El espectrómetro de masas en tándem (MS-MS) es un análisis de masas de múltiples etapas que puede estar separado en el espacio utilizando Múltiples instrumentos o separado en el tiempo utilizando un solo espectrómetro híbrido de masas. Las técnicas MS-MS que van desde la trampa de iones (IT) hasta la MS MALDI-TOF o sus técnicas híbridas son plataformas poderosas para el análisis proteómico que se han desarrollado en las últimas décadas. Se está investigando ampliamente una amplia gama de anticuerpos, proteínas recombinantes, epítopos o haptenos que se pueden utilizar para innovar en el diagnóstico de enfermedades animales y para monitorear la salud animal. Se han desarrollado diversas estrategias analíticas para plataformas de descubrimiento de biomarcadores basadas en espectrometría de masas para superar muchos desafíos y la variabilidad y anomalías biológicas. El biorreconocimiento es fundamental para varios procesos biológicos y encuentra numerosas aplicaciones (sensores/separación por afinidad y catálisis sintética) en prácticamente todas las áreas de la química, la biología y la medicina. Los científicos han estado trabajando durante décadas para imitar la exquisita capacidad de reconocimiento molecular de moléculas biológicas como anticuerpos, enzimas y receptores. Los anticuerpos artificiales, producidos mediante la impresión de polímeros sintéticos, están diseñados para imitar la capacidad de reconocimiento biológico (biomimético) de los anticuerpos naturales, al tiempo que exhiben una estabilidad térmica, química y ambiental superior en comparación con sus contrapartes naturales. La afinidad de unión de los anticuerpos artificiales a sus antígenos caracteriza la capacidad de biorreconocimiento de estas nanoconstrucciones sintéticas y su capacidad para reemplazar elementos de reconocimiento naturales. Sin embargo, aún falta un estudio cuantitativo de la afinidad de unión de un anticuerpo artificial a un antígeno, especialmente a nivel molecular. Varias organizaciones internacionales como la OMS, la OIE, la FAO y la EPA han pedido que se desarrollen pruebas rápidas de campo o diagnósticos en el punto de atención para el diagnóstico temprano de patógenos, que sean rápidas, sensibles, de bajo costo y de fácil. uso. La detección y el seguimiento de enfermedades han sido una carga enorme debido al alto costo de los reactivos, el equipo sofisticado de laboratorio y el personal capacitado.La mayoría de los gastos destinados al diagnóstico de enfermedades se destinan a dispositivos analíticos y de diagnóstico. Además, es difícil encontrar laboratorios en áreas epidémicas remotas. Se han producido enormes avances en el campo de la biología molecular, la nanotecnología y los microsistemas bioelectromecánicos (BioMEMS). Estas tecnologías avanzadas llevaron al desarrollo de dispositivos de biomicrochip para la detección de peligros químicos y biológicos. La técnica de laboratorio en un chip es una de las principales tecnologías emergentes. Las proteínas se identificarán mediante métodos proteómicos basados ??en espectrometría de masas. El candidato seleccionado tendrá un producto significativo para el desarrollo de inmunoensayos clínicos y/o sensores biomiméticos obtenidos dentro de la industria de productos de inmunodiagnóstico regulados, idealmente en el desarrollo de productos basados ??en kits de ensayo de flujo lateral (LFA). Las herramientas de química computacional ayudarán a este enfoque de desarrollo en las decisiones conformacionales de las fracciones antigénicas que tienen importancia diagnóstica. El desarrollo y la producción atención de pruebas rápidas en el punto de para el mercado mundial de diagnóstico veterinario es el objetivo de oro que se debe alcanzar. La espectrometría de masas en tándem es una técnica de análisis instrumental. Para aumentar sus capacidades para analizar las muestras químicas, se acoplan dos o más analizadores de masas utilizando un paso de reacción adicional. El análisis de biomoléculas, como proteínas y péptidos, es un uso común de la espectrometría de masas en tándem. Las moléculas de una muestra dada se ionizan y el primer espectrómetro (designado MS1) separa estos iones por su relación masa/carga (a menudo en m/zom/Q). Los iones de una relación m/z particular de MS1 se seleccionan y luego se dividen en iones de fragmentos más pequeños. El paso de fragmentación identifica y separa los iones que tienen relaciones m/z muy similares en espectrómetros de masas regulares. Para la espectrometría de masas en tándem en el espacio, los diferentes elementos a menudo se anotan en forma abreviada, dando el tipo de selector de masa utilizado. Con la disociación inducida por superficie (SID), la fragmentación es el resultado de la colisión de un ion con una superficie en alto vacío. Hace años, era común usar SID solo en especies de menor masa, cargadas individualmente, ya que los métodos de ionización y las tecnologías de analizadores de masas no eran lo suficientemente avanzados para entrenar, transmitir correctamente o caracterizar iones de alta m/z. Con el tiempo, las superficies monocapa autoensambladas (SAM) compuestas de CF3 (CF2) 10CH2CH2S sobre oro han sido las superficies de colisión más utilizadas para SID en un espectrómetro en tándem. Las SAM actuaron como los objetivos de colisión más deseables debido a sus masas efectivas considerables para la colisión de iones entrantes.Además, estas superficies están compuestas de cadenas rígidas de fluorocarbono, que no amortiguan significativamente la energía de los iones de proyectil. Las cadenas de fluorocarbono también son beneficiosas debido a su capacidad para resistir la fácil transferencia de electrones desde la superficie del metal a los iones entrantes. La capacidad de SID para producir subcomplejos que permanezcan estables y brindar información valiosa sobre la conectividad no tiene comparación con ninguna otra técnica de disociación. Dado que los complejos producidos a partir de SID son estables y mantienen una distribución de carga en el fragmento, esto produce un espectro único, en el que el complejo se centra en una distribución m/z más estrecha. Los productos SID y la energía a la que se forman reflejan las fortalezas y la topología del complejo. Los modelos de disociación únicos nos permiten descubrir la estructura cuaternaria del complejo. La distribución simétrica de la carga y la dependencia de la disociación son exclusivas de la SID y hacen que los espectros del producto sean distintos de cualquier otra técnica de disociación.