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质谱分析的高灵敏度、高准确度、快速、易于自动化等特点，在临床医学、基础医学和生命科学领域的应用和研究日益广泛。本文综述了近年来质谱在蛋白质、核酸、糖类、药物代谢以及微生物检验等方面的应用及进展。
1 概述
自1886年Goldstein发明早期质谱仪器常用的离子源，到1942年第1台单聚焦质谱仪商品化，质谱基本上处于理论发展阶段。随后质谱在电离技术和分析技术上的发展和完善，使之很快应用于地质、空间研究、环境化学、有机化学、制药等多个领域。特别是20世纪80年代中期出现的两种新的电离技术:电喷雾电离（electrospray ionization，ESI）和基质辅助激光解吸电离（matrix-assisted laser desorption ionization，MALDI） ［1］ ，这两种技术所具有的高灵敏度和高质量检测范围，促使质谱技术在临床化学和生命科学领域获得广泛应用和发展。
2 质谱仪
质谱仪是一种利用电磁学原理使气体分子转变成带正电荷的离子，并根据离子的质荷比将其分离，同时记录显示这些离子的相对强度的一种仪器。首先使样品离子化，在极高的真空度下，采用高能电子束轰击气态分子，使之成为分子离子，然后将离解的阳离子加速导入质量分离器中，利用离子在电场或磁场中运动的性质，将离子按质荷比的大小顺序进行收集和记录，得到质谱图。通过对质谱图各峰的识别和解析从而达到分析检测的目的 ［2］ 。
3 质谱分析的应用
3.1 蛋白质和多肽的分析
3.1.1 分子量测定 分子量是蛋白质、多肽最基本的物理参数之一，是蛋白质、多肽识别与鉴定中首先需要测定的参数，也是基因工程产品报批的重要数据之一。分子量正确与否往往代表着所测定的蛋白质结构正确与否或者意味着一个新蛋白质的发现。质谱可测定生物大分子分子量高达40万，准确度高达0.1%～0.001% ［3］ ，远远高于目前常规应用的SDS电泳与高效凝胶色谱技术。
3.1.2 肽谱测定 肽谱是基因工程重组蛋白结构确认的重要指标，也是蛋白质组研究中大规模蛋白质识别和新蛋白质发现的重要手段。通过与特异性蛋白酶解相结合，质谱可测定肽质量指纹谱（peptide mass fingerprint，PMF），并给出全部肽段的准确分子量，结合蛋白质数据库检索，可实现对蛋白质的快速鉴别和高通量筛选 ［4］ 。PMF常和胶上原位酶解相结合，成为蛋白质组研究中必不可少的一种手段。
3.1.3 肽序列的测定 串联质谱技术可直接测定肽段的氨基酸序列，从一级质谱产生的肽段中选择母离子，进入二级质谱，经惰性气体碰撞后肽段沿肽链断裂，由所得到的各肽段质量数差值推定肽段序列，用于数据库查寻，称之为肽序列标签技术（peptide sequence tag，PST） ［5］ ，目前广泛应用于蛋白质组研究中的大规模筛选。较之传统的Edman降解末端测序技术，质谱具有不受末端封闭的限制、灵敏度高、速度快的特点。
3.2 多糖结构测定 多糖的免疫功能是近年来研究的热点领域，其结构的测定是功能研究的基础。多糖不像蛋白质和核酸，其少数的分子即可由于连接位点的不同，而形成复杂多变的结构，因而难以用传统的化学方法研究。质谱具备了测定多糖结构的功能，配以适当的化学标记或酶降解，可对多糖结构进行研究 ［6］ ，与传统的化学方法相比，质谱技术具有操作简便、省时、结果直观等特点。
3.3 寡核苷酸和核酸的分析 目前，生物质谱已经实现对数十个碱基寡核苷酸的分子量和序列测定。基因库中有一个很丰富的资源即300万个单核苷酸多态性片段（SNP），它是一类基于单碱基变异引起的DNA多态性，使得在鉴定和表征与生物学功能和人类疾病相关的基因时，它可作为关联分析的基因标志。质谱可以通过准确的分子量测定，确定SNP与突变前多态性片段分子量差异，由分子量的变化可推定突变方式。一种快速而经济的方法是利用目前不断成熟的DNA芯片技术和质谱检测相结合，将杂交至固定化DNA阵列上的引物进行PCR扩增后，直接用质谱对芯片上SNP进行检测，该法将所需样品的体积由微升减至纳升，且有利于自动化和高通量的测定，该法既节省时间，又适于高通量分析，有利于特异性基因的定位、鉴定和功能表征 ［7］ 。
3.4 药物代谢 近年来质谱在药物代谢方面的研究进展迅速。其主要研究药物在体内过程中发生的变化，阐明药物作用的部位、强弱、时效及毒副作用，从而为药物设计、合理用药提供实验和理论基础。特别是采用生物技术获得的大分子药物的体内代谢研究，更是传统的研究手段难以解决的难题。体内药物或代谢物浓度一般很低，而且很多情况下需要实时检测，而质谱的高灵敏度和高分辨率以及快速检测则为代谢物鉴定提供了保证 ［8，9］ 。
3.5 微生物鉴定 微生物的检验其重点主要在于微生物的分类鉴定上。由于微生物成分一般不是特别复杂，目前的ESI和MALDI技术已可以在其全细胞水平展开。在对微生物全细胞蛋白成分的鉴定上，可用MALDI-MS或ESI-MS对裂解细胞直接检测，测定其全细胞指纹谱，找出种间和株间特异保守峰作为生物标记（biomarker），以此来进行识别。传统上用气相色谱（GC）分离，火焰离子检测器检测，速度慢且麻烦，质谱软电离技术的出现大大提高了其鉴定速度 ［10］ 。
3.6 其他应用 质谱在医用材料如人工血、新型生物假肢、人工皮肤等研究中也有较大的潜在用途。主要是分析检测这些材料中活性物质的纯度、浓度及结构等，这是生物材料质量控制的重要依据之一 ［11］ 。
参考文献
1 汪尔康.生物质谱.21世纪的分析化学，1999，12:112-149.
2 曾照芳，瞿建才.质谱仪.临床检验仪器学，2001，3:389-395.
3 罗国安，王义明，朱瑛.质谱在肽和蛋白分析中的应用.药学学报，2001，4:18-20.
4 文丽君，曾志.质谱技术的新进展及其在生命科学中的应用.海南师范学院学报·自然科学版，2002，3:209-213.
5 陈晶，付华，陈益.质谱在肽和蛋白序列分析中的应用.有机化学，2002，2:81-83.
6 胡亚男，王义明，罗国安.质谱在糖分析中的应用.药学学报，2000，5:23-25.
7 汪福源.质谱法应用于生命科学研究.国际学术杂志，1991，2:85-86.
8 周权，姚彤炜.质谱连用技术研究及其在药物分析中的应用.中国药学杂志，2001，7:37-41.
9 骆传环，黄荣清，舒融.质谱在新药研究中的应用.质谱学报，002，4:15-20.
10 应万涛，钱小红.生物质谱技术应用及进展.军事医学院院刊，2000，2:146-148.
11 周洵钧.质谱学应用研究.中国原子能科学研究学报，1999，1:199-205.
（编辑明 石）
作者单位:400700重庆市北碚区妇幼保健院检验科