質量分析免疫測定法

質量分析免疫測定法（MSIA）は、抗原や抗体分析物を検出および/または定量化するために使用される迅速な方法です。^[1]この方法では、分析物の親和性（抗原または抗体経由）分離を使用して、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析法（MALDI-TOF-MS）の準備として、生体液から標的分子と内部標準を抽出します。^{[2] [3] [4]} この方法では、「トップダウン」と「ボトムアップ」の分析が可能です。この感度の高い方法により、単一のアッセイで複数の抗原と抗体を検出するための新しい改良されたプロセスが可能になります。^[1]このアッセイでは、パン抗体を介して同じ分子の質量シフトした形態を区別したり、タンパク質の点変異を区別したりすることもできます。^{[4] [5]}それぞれの特定の形態は、その特徴的な分子量に基づいて個別に検出されます。 MSIAは、抗体-抗原反応と質量分析計のパワーを組み合わせることで、二重特異性を備えています。

これまでに使用されてきた免疫測定法には、放射免疫測定法(RIA) や酵素免疫測定法(EIA および ELISA) などさまざまなものがあります。これらの技術は非常に感度が高いのですが、多くの制限があります。たとえば、ELISA や EIA の定量には、結合が平衡に達する必要があるため、数時間かかります。^[1] RIA の欠点は、発がん性物質として広く知られている放射性粒子が必要になることです。

MSIA の作成により、検体中の 1 つ以上の抗原の存在を判定し、それらの種の定量化を行うというニーズが満たされました。

このアッセイは、2006年にランドール・ネルソン、ピーター・ウィリアムズ、ジェニファー・リーブ・クローネによって特許を取得しました。^[1]このアイデアは、ELISAとRIAの開発によって初めて生まれました。^[6]以前の特許方法では、抗原または抗体を安定同位体または長寿命放射性元素でタグ付けすることが提案されていました。^[7]しかし、両方の方法には限界があり、タンパク質のより優れた検出方法が求められていました。本発明は、抗原抗体結合と質量分析計を組み合わせたもので、それぞれ分析対象物の定性的な識別と定量化に役立ちます。

初期の MSIA 実験は、抗原ミオトキシンを調べるために、毒が混入したヒトの血液サンプルで行われました。分析から得られた質量スペクトルは、分子量 4,822 Da (a) に対応するミオトキシンに対して明確な反応を示したため、実験は成功しました。^[1] 5,242 Da (b) の m/z 比は、内部参照種として使用される改変変異体 H-ミオトキシンです。質量スペクトルの図を以下に示します。

右の図に、MSIA 手順の図解を示します。生物学的液体サンプル中の分析物は、誘導体化されたアフィニティ フリットを含む MSIA チップ (MSIA マイクロカラム^[8]とも呼ばれる) を使用して溶液から収集されます。生物学的サンプルには、広いダイナミック レンジにわたるさまざまなタンパク質が含まれているため、複雑なマトリックスを最小限に抑え、質量分析の感度を最大化するために精製が必要です。^[9] MSIA チップは、高い選択性と特異性で分析物を固定化することにより、これらのサンプルを精製する場所として機能します。分析物は親和性に基づいてフリットに結合し、その他の非特異的な分子はすべて洗い流されます。次に、特定のターゲットが MALDI マトリックスを含む質量分析計ターゲット プレート上に溶出されます。ただし、タンパク質は ms 分析の前に消化される場合があります。その後、MALDI-TOF-MS が続き、ターゲット分析物は m/z 値に基づいて検出されます。この方法は定性的ですが、内部標準として使用するために分析対象の質量シフト変異体を追加すると、定量分析にも役立ちます。^[5]

MSIA チップまたはアフィニティー ピペット チップと呼ばれるピペット チップは、生物学的サンプル内の分析対象物を検出するプロセスで重要な役割を果たします。MSIA チップには通常、共有結合した誘導体化抗原または抗体を持つ多孔質固体支持体が含まれています。分析対象物によってチップに対する親和性が異なるため、対象の分析対象物に基づいて MSIA チップを誘導体化する必要があります。これらのチップの主な用途はサンプルを流すことであり、結合した抗原/抗体に対する分析対象物の親和性によって分析対象物を捕捉できます。非特異的に結合した化合物は MSIA チップから洗い流されます。

このプロセスは、Thermo が「ワークフロー」と呼ぶ 6 つの簡単なステップに簡略化できます。

1. サンプルを収集する
2. 負荷親和性リガンド
3. 対象分析物の精製
4. 対象分析物の溶出
5. MS前サンプリングプロセス
6. MS分析

多くの「ワークフロー」は市販されており、購入できます。

MSIAは、タンパク質、ホルモン、薬物、毒素、生体液（ヒトおよび動物の血漿、唾液、尿、涙など）に含まれるさまざまな病原体など、さまざまな分子のアッセイとして使用できる方法です。^{[1] [10]} MSIAは臨床サンプルにも適用されており、臨床的に関連するタンパク質の独自のアッセイであることが証明されています。^[11]毒素、薬物、その他の病原体の適切なアッセイは、人体だけでなく環境にとっても重要です。MSIAは、さまざまな生物医学および環境アプリケーションに使用できます。

質量分析免疫測定の重要な用途は、アポリポタンパク質とその変異の迅速で感度が高く正確なスクリーニングに使用できることです。アポリポタンパク質は、輸送やクリアランス、酵素活性化など、多くの機能を持つタンパク質のグループです。^[4]最近の研究では、アポリタンパク質の変異が、アミロイドーシス、アミロイド心筋症、アルツハイマー病、高トリグリセリド血症、コレステロール低下、高脂血症、アテローム性動脈硬化症など、さまざまな関連疾患の原因となるか、その進行を助長すると主張されています。ネルソンと同僚は、MSIAを使用してアポリポタンパク質種を特徴付け、分離する研究を行いました。^{[引用が必要]}

質量分析免疫測定法には多くの利点があります。最も重要なのは、この測定法が非常に高速で、データが再現可能で自動化されていることです。感度が高く、正確で、絶対定量が可能です。分析対象物は低い検出限界（ピコモルレベルまで）まで検出でき、この測定法は広いダイナミックレンジをカバーします^[9]。

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