GC-MS per la scoperta di biomarcatore

Una frazione sostanziale di indagini della ricerca sono concentrate sulla comprensione, sulla diagnostica e sull'impedire delle malattie umane e recentemente l'attenzione si è spostata verso la scoperta di biomarcatore. Un metodo che la gascromatografia delle associazioni (GS) e la spettrometria di massa (MS) a questo fine possono identificare facilmente la presenza di sostanze differenti in un campione.

Tubi per GC-MS - da Rattiya ThongdumhyuRattiya Thongdumhyu | Shutterstock

Che cosa è GC-MS?

GC-MS comprende accoppiare uno spettrometro di massa ad una colonna di gascromatografia. La colonna capillare del cromatografo a gas ha un diametro interno di pochi decimi di un millimetro. La parete interna del tubo capillare può essere ricoperta di fase stazionaria liquida o materiale di supporto sottile che adsorbe la fase stazionaria.

La temperatura della colonna deve essere mantenuta precisamente. Mentre il campione deve essere vaporizzato, la temperatura dovrebbe essere leggermente superiore al punto di ebollizione del campione. I generi differenti di rivelatori possono essere usati di cui le sensibilità e la selettività è differente. Questi includono il rivelatore a ionizzazione di fiamme, il rivelatore della conducibilità termica come pure il rivelatore di a cattura elettronica tra l'altro.

Sulla base dei beni del campione, i composti differenti del campione si eluiscono ai tempi differenti basati sul tempo di conservazione. Lo spettrometro di massa poi cattura ed ionizza le particelle differenti e più ulteriormente le individua ha basato sul loro rapporto della massa--tassa.

Perché gascromatografia e spettrometria di massa dell'associazione?

I due svantaggi principali delle tecniche sono che la necessità del campione di avere un'elevata purezza molto da separare in uno spettrometro di massa e nei rivelatori in gascromatografia non può distinguere fra le particelle che hanno lo stesso tempo di conservazione o richiedere stesso tempo attraversare la colonna. Quello crea i problemi per i campioni che contengono le molecole con i simili frammenti ionizzati.

Tuttavia, la possibilità di tali errori è diminuita quando due metodi si combinano per distinguere le componenti del campione, che rende a GC-MS una tecnica popolare in molti laboratori che devono identificare i composti in un campione.

Facendo uso di GS-MS per identificare i biomarcatori degli errori innati di metabolismo

I seguenti punti sono usati per identificare i biomarcatori facendo uso di GC-MS: campionando, realizzando le misure, preelaborando i dati, elaborando i dati, identificanti i reticoli differenti dei biomarcatori, convalida statistica di quei reticoli e per concludere, verifica biologica.

La preelaborazione dei dati è il punto più che richiede tempo, poichè le precauzioni dovrebbero essere catturate per assicurarsi che gli spettrogrammi siano stati allineati prima che siano analizzati. I dati dal GC-MS sono convertiti in strutture di Matlab e l'analisi delle componenti di principio poi è usata per convertire il gruppo di dati originale dentro in più piccolo sottoinsieme eliminando le variabili non correlative.

Dopo la preelaborazione, i dati sono analizzati facendo uso di un algoritmo di identificazione di biomarcatore. Ciò può essere utilizzata per identificare i biomarcatori specifici connessi con le malattie metaboliche differenti, quali l'idrossilasi della fenilalanina, la deidrogenasi del CoA dell'acile, la carbossilasi del CoA 3-Methylcrotonyl, ecc.

GS-MS per identificare i biomarcatori per le sindromi nefrosiche

GS-MS di urina era recentemente utilizzato scoprire i biomarcatori per le sindromi nefrosiche, come i metaboliti dell'urina riflettono tutti i cambiamenti nella funzione o nella lesione del rene.

Nello studio, i campioni di urina sono stati sciolti ed il solvente di estrazione si è aggiunto. Successivamente, i campioni sono stati centrifugati ed il galleggiante è stato concentrato asciugandosi.  L'estratto secco è stato elaborato e sottoposto stato a GS-MS.

Dopo avere realizzato la gascromatografia e la spettrometria di massa, i dati erano pretrattati ed elaborati. Alla fine i segnali metabolici sono stati identificati usando l'algoritmo di BinBase. Per controllo di qualità, 31 composto puro di riferimento egualmente è stato analizzato prima e dopo l'analisi del campione.

Normalizzazione dei dati

L'intensità dello ione può variare in campioni differenti dovuto gli errori sperimentali e la variazione biologica inerente. Inoltre, il pretrattamento dei campioni e la durata dell'analisi prolungata di dati possono anche piombo alle variazioni indesiderate nei dati. Per queste ragioni, la normalizzazione entrambe pre-e post-acquisizione si applica ai dati di GS-MS per rendere i dati comparabili fra i campioni.

Questo aspetto è critico nell'analisi quantitativa dei dati di GS-MS. le variabilità di Pre-acquisizione risultano dalle differenze nella concentrazione del campione. Un esempio è contenuto idrico differente in celle che risultano dalle parti o dalla dimensione differenti delle cellule. Gli studi indicano che i metodi differenti di normalizzazione possono influenzare il genere ed il numero di biomarcatori che sono identificati facendo uso del metodo di GS-MS.

Sorgenti

[ulteriore lettura: spettrometria di massa, spettroscopia di massa, gascromatografia, cromatografia]

Last Updated: Jan 9, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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