Высокочувствительные масс-спектрометрические метки

В качестве участника проекта «Сколково» ООО «Биотех-Инновации ведет инновационный проект «Масс-спектрометрические метки для биотехнологических и диагностических применений».

Цель проекта – создание и продвижение библиотеки масс-спектрометрических меток (масс-тегов) на основе суперстабильных органических карбокатионов.

Масс-теги – альтернатива флуоресцентной детекции в тех случаях, когда требуется идентифицировать более 6 различных объектов в одном образце исследуемого материала.

Это обусловлено ограниченностью возможностей спектра флуоресцентных красителей (в допустимом спектре можно выделить не более 6 цветовых сигналов). В то же время многие биотехнологические задачи требуют изучения как раз множества объектов и параметров этих объектов в одном образце, что приводит к необходимости проводить серию экспериментов с одним образцом или использовать другие методы детекции.

Особенность метода масс-спектрометрической детекции обусловлена возможностью получать и интерпретировать огромное количество сигналов от объекта(ов) исследования. Так, в один образец исследуемого материала можно поместить практически неограниченное количество масс-спектрометрических меток и получить данные сразу же по тысячам параметров исследуемых объектов. Существуют примеры успешного использования метода масс-спектрометрической детекции в молекулярно-биологических и иммунологических исследованиях, уже сейчас можно определить до 30 параметров исследуемого объекта одновременно. Однако широкому развитию данного перспективного метода детекции препятствует отсутствие надежных, эффективных и доступных масс-спектрометрических меток (масс-тегов).

К настоящему времени нами синтезирован и исследован ряд масс-спектрометрических меток на основе циклопропена: показана возможность крайне чувствительной масс-спектрометрической детекции с их помощью различных аминов в количествах порядка 10-12 моль.

Разработан чувствительный метод детектирования аминогликозидных антибиотиков (канамицин, сисомицин, тобрамицин, парамомицин) фенилкарбениевыми метками в смесях с чувствительностью 10-12 моль с использованием масс-спектрометрии MALDI и ВЭЖХ.

Общая схема метода мечения аминов масс-тегами с использованием трио(2,6-диметоксифенил)метилиевых солей (тетрафторбората или гексафторфосфата)

Масс-спектр эквимолярной смеси немодифицированного канамицина (пик с M/z = 485) и канамицина с масс-тегом (пик с M/z = 843). Пик тегированного вещества многократно ярче; на его фоне пик чистого вещества практически не проявляется

Масс-спектр смеси, в которой содержание чистого канамицина в 200 раз выше. Пик тегированного вещества все еще много мощнее.

Cинтезирован ряд этинильных производных перилена как потенциальной основы для масс-спектрометрических меток. Этинильные производные активны в реакциях присоединения к азидам для получения меченных периленом определяемых в анализе соединений.

По результатам опубликованы статьи в научных журналах Analyst, Tetrahedron Letters, Acta Naturae:

  • Topolyan, A.P.; Belyaeva, M.A.; Bykov, E.E.; Coodan, P.V.; Rogozhin, E.A.; Strizhevskaya, D.A.; Ivanova, O.M.; Ustinov, A.V.; Mikhura, I.V.; Prokhorenko, I.A.; Korshun, V.A.; Formanovsky, A.A. Derivatization of Aminoglycoside Antibiotics with Tris(2,6-dimethoxyphenyl)carbenium Ion. Acta Naturae, 8, №4, 128-135 (2016).
  • Topolyan A.; Strizhevskaya D.; Belyaeva M.; Brylev V.A.; Ustinov A.V.; Formanovsky A.A.; Korshun V.A. Triphenylcyclopropenylium mass tag: synthesis and application to ultrasensitive LC/MS analysis of amines. Analyst, 141, 3289-3295 (2016).
  • Chistov A.A., Kutyakov S.V., Ustinov A.V., Aparin I.O., Glybin A.V., Mikhura I.V., Korshun V.A. 2-Ethynylperylene and improved synthesis of 3-ethynylperylene. Tetrahedron Letters, 57, 1003-1005 (2016)