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==質量分析計とは== | ==質量分析計とは== | ||
世界初の質量分析計は、約100年前に[[wikipedia:Ja:J._J._Thomson|J. J. Thomson]]により作られた放物線型質量分析計である。日本では質量分析計は大阪大学の緒方と浅田らにより1930年代に初めて作られた。質量分析計は1950年代まで主に原子質量の精密測定に用いられていたが、1960年代以降、有機化合物や生体高分子などをイオン化する方法が開発されたことにより、今日では様々な分野で必要不可欠な分析機器のひとつとなっている。 | |||
ペプチドや代謝物等の生体分子が測定可能となってから、脳科学を初めとする生命科学分野における質量分析計の利用は著明に増加してきた。質量分析計はNMR、X線構造解析に比べ極めて高い感度を持つことから、血液や脳脊髄液中の微量分子を測定対象とした疾患バイオマーカー探索に中心的役割を果たしてきた<ref><pubmed>20971518</pubmed></ref>。神経ペプチドはリン酸化、アセリル化、ユビキチン化等の翻訳後修飾により機能調節を受けるが、質量分析計はこれらの翻訳後修飾部位の網羅的マッピングにも利用されている<ref><pubmed>17901869</pubmed></ref>。 | |||
== イオン源の種類と動作原理 == | == イオン源の種類と動作原理 == | ||
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イオンを磁場中に導入すると、ローレンツ力を求心力（[[wikipedia:ja:向心力|向心力]]）として、イオンは磁場と鉛直に交わる面で回転運動する<ref><pubmed>8017637</pubmed></ref>。これはサイクロトロン運動と呼ばれ、運動の周波数はイオンの''m/z''と[[wikipedia:ja:磁束密度|磁束密度]]に依存する。励起極板間にこの周波数の電圧を印加すると、[[wikipedia:ja:共鳴|共鳴]]するイオンはエネルギーを吸収し、サイクロトロン運動の位相が揃い回転半径は増す。このとき検出極板間に生じる[[wikipedia:ja:誘導電流|誘導電流]]は異なるサイクロトロン共鳴周波数が合成されたものである。フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(fourier transform ion cyclotron resonance, FT-ICR) 型装置では、この誘導電流を[[wikipedia:ja:フーリエ変換|フーリエ変換]]することで周波数スペクトルおよび[[wikipedia:ja:質量スペクトル|質量スペクトル]]（[[wikipedia:ja:マススペクトル|マススペクトル]]）が得られる。 | イオンを磁場中に導入すると、ローレンツ力を求心力（[[wikipedia:ja:向心力|向心力]]）として、イオンは磁場と鉛直に交わる面で回転運動する<ref><pubmed>8017637</pubmed></ref>。これはサイクロトロン運動と呼ばれ、運動の周波数はイオンの''m/z''と[[wikipedia:ja:磁束密度|磁束密度]]に依存する。励起極板間にこの周波数の電圧を印加すると、[[wikipedia:ja:共鳴|共鳴]]するイオンはエネルギーを吸収し、サイクロトロン運動の位相が揃い回転半径は増す。このとき検出極板間に生じる[[wikipedia:ja:誘導電流|誘導電流]]は異なるサイクロトロン共鳴周波数が合成されたものである。フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(fourier transform ion cyclotron resonance, FT-ICR) 型装置では、この誘導電流を[[wikipedia:ja:フーリエ変換|フーリエ変換]]することで周波数スペクトルおよび[[wikipedia:ja:質量スペクトル|質量スペクトル]]（[[wikipedia:ja:マススペクトル|マススペクトル]]）が得られる。 | ||
==質量分析計を応用した分析技術== | |||
===タンデム質量分析法=== | |||
タンデムMSは、1回の測定で2段階以上の質量分析を組み合せる技術である。タンデムMSにより分子の構造情報を取得することができる。液相クロマトグラフィータンデム質量分析計(LC-MS/MS) | |||
===クロマトグラフィー質量分析法=== | |||
質量分析計に分離分析装置を接続することにより、GC/MSやLC/MSといったクロマトグラフィーMSは開発された。これらの手法ではクロマトグラフィーにより分離された分子を質量分析するため、複雑な混合物の分析が可能である。GC/MSは1950年代に開発され広く用いられてきた。LC/MSの実用化はESI法の開発により実現した。さらにタンデムMSと組み合わせることにより開発されたLC/MS/MSは、特定のm/zの分子を選択しフラグメント化することができるため、夾雑物の影響を抑えた構造解析が可能となった。脳科学 | |||
===イメージング質量分析法、質量顕微鏡法=== | |||
イメージング質量分析法とは、固体試料にレーザーによる二次元走査を行うことで、試料上で直接分子をイオン化し質量分析する技術である。位置情報を保持しながら質量分析を行う技術であり、MADLI法を用いることで生体分子のイメージングに広く用いられるようになった。現在では顕微鏡レベルと言ってよい解像度が達成されており、肉眼解像度（100 μm）を超える解像度を持つイメージング質量分析法を特に質量顕微鏡法と呼ぶ<ref><pubmed>21109523</pubmed></ref>。脳科学へ質量顕微鏡解析が応用された例として、乳児神経軸索性ジストロフィーモデルマウスを用いて脳・脊髄の微小領域においてシナプスを構成する膜分子を可視化した報告がある<ref><pubmed>21813701</pubmed></ref>。 | |||