【转帖】Orbitrap：质谱技术的重大突破，赛默飞世尔再创辉煌

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发明天才的创新历程

亚力山大 马可洛夫（Alexander Makarov）1966年出生在俄罗斯Irkutsk的Siberian镇。从童年时代起他就对技术感兴趣，总是试图发明各种各样的技术。然而，那些发明不是被证明为不现实就是早已有人作了同样的发明。不过马可洛夫的天才爱好将他带入了莫斯科工程物理学院，一个符合他的理想去追求应用而不是基础科学的地方。

在大学时代，马可洛夫对飞行时间质谱仪产生了兴趣。他的硕士和博士论文都是研究飞行时间质谱的。1992年他在莫斯科工程物理学院通过博士论文答辩之后，自己安排了一次访问几所英国大学的旅行讲学，在他博士论文的基础上给学生上课。在这次旅行中，他引起了英国曼切斯特的Kratos Analytical公司的注意，结果他成了Kratos的离子光学顾问。但由于Kratos的雇佣冻结，他返回了莫斯科。由这段经历所建立起来的与英国方面的联系后来帮助他成了英国Warwick大学的一名博士后，在那里他开始了串联质谱的研究。

1996年他加盟了英国曼切斯特的一家小型高技术公司HD Technologies，并在那里开始研究Orbitrap质谱。他从英国政府赢得了SMART奖金，用于购买实验器材。在同事们的帮助下，马可洛夫自己动手，建立了一个使用激光源的实验设备。在1998年10月获得第一个质谱之后，这个实验设备显示了增加高分辨率的能力。1999年该设备实现了分辨率160,000。

2000年原热电公司购并了HD Technologies。这一事件使得马可洛夫博士获得了专门研究Orbitrap的机会。原热电公司为他组建了研究团队。一年之后获得了第一个成果，使用仅有的一个外部RF存储器来积累大量的离子并将它们快速地射入Orbitrap质量分析器。研究工作开始向着研发实际应用的质谱仪发展。随着研发的深入，2002年7月，原热电公司关闭了曼切斯特的工厂，将Orbitrap的研发工作转移到了Bremen，又为研发团队增加了项目经理，机械工程师，固件专家，电子工程师等各类人员。

最后，这项工作取得了令人惊喜的结果，在San Antonio的ASMS大会上推出了LTQ Orbitrap，实现了质谱仪发展的革命性突破。马可洛夫博士说：“Orbitrap是第一个在静电场中进行离子捕获的高性能质量分析器。LTQ Orbitrap是第一台实现Orbitrap分析的组合质谱，其中主要由线性离子阱实现离子分离、裂解和多级质谱MS_功能，而Orbitrap则对随后的离子包提供精确的质量分析和高分辨率检测，这之间通过一个反射曲线多极的C形离子阱（C-trap）相连。”

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金奖质谱仪所洋溢的威力

赛默飞世尔科技推出的两款新的LTQ Orbitrap，LTQ Orbitrap Discovery和LTQ Orbitrap XL，提供了出色的质量精确度、分辨能力、动态范围和灵敏度。在复杂蛋白鉴定能力和灵敏度方面，提供了超越四级杆－飞行时间质谱（Q-TOF）的巨大优势。它们是制药业、代谢组学、蛋白组学和生物标记发现等研究领域的理想适用仪器。

LTQ Orbitrap Discovery是高度灵敏的系统，具有高达30K的分辨能力和一个超常的扫描率，具有轨迹层分离的能力。所提供的高分辨率和精确质量鉴定能力使它能够对差别表达完成高通量的无标志序列分析，而它的MSn能力又使它成为小分子特性鉴定和结构阐明的理想仪器。

LTQ Orbitrap XL是蛋白鉴定和生物标记发现的优秀平台，具有无可超越的MS和MSn的灵敏度、快速扫描率、高质量精确度和高达100K的分辨能力，并具有新的HCD八极碰撞单元的特性，可以在MS/MS裂解应用中增加灵活性，包括基于iTRAQ的多肽定量，翻译后修饰（PTM）分析，从头测序和代谢组学研究等应用。作为蛋白组学平台也可以兼容或通过升级来使用电子转移裂解（ETD）选项，用于肽和蛋白的有控制的裂解。它对先进的蛋白组研究来说是不可或缺的。

马可洛夫博士说：“Orbitrap提供的高分辨率和精确质量鉴定能力加上仪器前台的LTQ线性离子阱有格外高的速度、灵敏度和MSn能力，使得 LTQ Orbitrap质谱仪的性能如此优异，独占鳌头。”

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使新药发现更有希望

大量的临床前期研究要求对代谢谱进行详细分析，以进行新药的质量认证，因而具备在线精确质量测定能力的LC/MS及MSn分析是代谢物鉴定的重要前提。LTQ Orbitrap可以产生多极串联质谱数据，具备超fmol（10-15 mol）级灵敏度、高质量精确度以及其他多种离子化模式。还可整合使用一个完整的样品制备协议和一个新的软件工具SIEVE，该软件能够对大型LC/MS数据集进行差别比较分析，使得代谢物、蛋白和多肽的无标志、半定量差别表达自动化。如果再将此和Mass Frontier软件相结合，也就是将鉴定代谢物差别表达的SIEVE软件包和鉴定代谢物结构的Mass Frontier软件包无缝整合，就可以高可信度鉴定代谢物及其结构。

在蛋白质组学研究中，分析复杂的蛋白质酶解物是质谱分析面临的最艰巨任务之一，高分辨的精确质量数测定和宽动态范围是进行可靠蛋白鉴定的重要技术前提。如血液样品中有丰富的白蛋白，同时又含有浓度低数万亿倍的其他重要生物标记物，通过分级分离可以简化低丰度生物标记物的检测、鉴定和分析，这个过程主要是将样品连续不断地引入质谱仪，将信号作均一化的处理，从而能够从中采集到足够的信息图谱并准确地测定质量数，最终获得生物标记物的结构信息。LTQ Orbitrap的质量测定和动态排除能力，以及优异的序列覆盖率可以保证可靠的低丰度蛋白质鉴定。

马可洛夫博士说：“LTQ Orbitrap 的突出性能使之在代谢组学研究和蛋白质组学中“自下而上”（Bottom-Up）包括最近发展的“从中向下”（Middle-Down）的研究方法中更具优势，极大地改善可靠性、分析速度，和分析物鉴定的检测限制。”

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对2008奥运会的优质服务

尽管赛默飞世尔科技不断地在推出顶级产品，然而适用的是最好的。一直关注着2008北京奥运会的赛默飞世尔搜尽产品宝库，从兴奋剂检测、环境监测，到机场反恐安全和绿色奥运，一一捧出了最适用仪器和解决方案的优质服务。

在2008北京奥运会兴奋剂检测仪的公开招标中，赛默飞世尔从众多竞争对手中脱颖而出，为国家兴奋剂检测中心提供了一台DFS高分辨率质谱仪。该仪器的灵敏度超过同类产品的8~9倍，在要求一万以上分辨率的二恶英分析和兴奋剂分析中是灵敏度最高的质谱，可以同时实现药物检测的快速筛选和确认分析。同时，它的自动化程度高，使用简单方便，而能耗只有同类产品的几分之一。


对2008奥运会来说，北京的空气质量将成为保障奥运会顺利开展的关键。赛默飞世尔为中国环境科学研究院提供了二套空气质量监测系统，用于评估北京奥运期间大气污染控制措施的效果。针对北京空气质量的特点，赛默飞世尔为所提供的监测系统作了专门的配置，还安装了校准设备和数据采集装置，使其能够提供空气质量的实时监测，数据采集和数据传输，并能实现不同灵敏度的在线连续监测。

随着奥运反恐安保日益得到重视，北京、上海、成都、广州等多个机场已经陆续开始安装赛默飞世尔的SGS辐射探测系统，用来监测和阻止非法核武器和放射性材料通过机场进入中国。由于机场的所有检测都不得过度干扰合法的商业物流，安保人员需要在货物的行进中对其进行严密的检测，赛默飞世尔对SGS系统进行了优化，使其具备了快速清除误判和发现真实核威胁的能力，以满足现场执行的需要。

2008奥运会将向世界呈现一个绿色的奥运。这与赛默飞世尔科技致力于把世界变得更健康、更清洁、更安全的目标不期而遇。赛默飞世尔已经为此向国内食品安全监督机构提供了监控食品安全的技术支持。

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创新革命夺金奖开拓应用价更高

在专访中，我们不仅看到了赛默飞世尔科技注重技术创新和为客户配置最适用仪器的优质服务的王者风范，而且还看到了赛默飞世尔勇于开拓应用向未知世界进军来实现更高价值的强者气魄。赛默飞世尔始终不渝地对已有的产品进行新的应用开拓，使之能够更好地为客户解决问题。马可洛夫博士说：“LTQ Orbitrap提供了一个功能非常强大的硬件平台，它所具备的能力和它正在被利用的能力之间相去甚远。将来的应用和软件开发旨在填补这一差距，从而使得这个硬件平台的通量，分析速度，额外的谱信息等能够更好的为分析所利用。”
由此我们是否可以想一下，现在有多少问题可以通过开发正确的应用和软件来发挥LTQ Orbitrap这个硬件平台目前还没有发挥出来的能力去加以解决呢？一定很多。例如：通过分析化合物的成份和结构或其代谢物的结构来发现新药，LTQ Orbitrap硬件平台和已有的软件已经能有上佳的表现。但是，当我们面向未知的复杂化合物，如复方的验方中药，LTQ Orbitrap硬件平台和已有的软件还难以直接通过分析验方的未知化合物和其代谢物来确定其中起药物作用的所有物质构成。面对这样的未知世界难题，是致力于创新威力更强大的质谱硬件吗？为此，人类也许要等上几十年、几百年。然而，赛默飞世尔科技已经为我们树立了榜样。赛默飞世尔在应用开发领域的投入和努力从未止步，他们最近与麻省通用医院（Massachusetts General Hospital）积极合作进行蛋白生物标记发现的研究。该医院的大量详细注释的血浆样本理想地适合于使用LTQ Orbitrap来进行生物标记发现的研究，突破在血浆样本中发现痕量生物标记的瓶颈，从而推进应用和软件开发的步伐。可见，开发正确的分析软件和数据库，更多更好地发挥LTQ Orbitrap硬件平台的能力，将来是完全有可能解读中药复方中起药物作用的物质构成的。《生物技术世界》衷心地希望赛默飞世尔科技及其广大的客户在开拓LTQ Orbitrap的应用和全面发挥这个硬件平台威力的努力中能够取得惊人的进展。

作者： 《生物技术世界》第2007-10期

把公司名称除掉吧,有点广告味.

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