質(zhì)量光度計(jì)—TwoMP

質(zhì)量光度法是一種革命性的分析生物分子的新方法。它能夠在溶液中精確測(cè)量單個(gè)分子的質(zhì)量，不需要任何偶聯(lián)固化或者標(biāo)記標(biāo)簽，在天然狀態(tài)下，完成對(duì)生物分子的分析。這種方法為生物分析和生物分子功能研究開辟了新的可能性。

★  無標(biāo)記無需 修飾；

★  保持結(jié)構(gòu)完整性和活性；

★  測(cè)量只需要幾微升的樣品；

★  設(shè)計(jì)緊湊的臺(tái)式儀器，無特殊安裝要求；

★  軟件自動(dòng)控制采集過程，并在幾分鐘內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量分析；

★  直觀地解釋質(zhì)量分布的結(jié)果，而不需要任何經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)；

★  準(zhǔn)確測(cè)量在溶液（而不需真空）中的蛋白分子質(zhì)量；    

★  單分子分析，可靠區(qū)分樣品中所有已知和未知組分，高精度捕獲高豐度和低豐度分子；

★  單分子分析，可靠區(qū)分樣品中所有已知和未知組分，高精度捕獲高豐度和低豐度分子；

★  快速、簡(jiǎn)單、最小樣本量：納米濃度下的微升樣品體積，幾分鐘內(nèi)獲得結(jié)果，寬質(zhì)量范圍和高動(dòng)態(tài)范圍；

這么優(yōu)秀的分子分析技術(shù)，您還不動(dòng)心么？

技術(shù)背景：

2018年，牛津大學(xué)的Philipp Kukura團(tuán)隊(duì)宣布他們開發(fā)的一種全新技術(shù)：質(zhì)量光度法（Mass photometry），通過單分子散射光的方式測(cè)量單分子的質(zhì)量。這種方法提可以精確測(cè)量溶液中單個(gè)分子的質(zhì)量——處于原始狀態(tài)、無需標(biāo)記，提供了一種全新的分析生物分子的方法，為生物分析和研究生物分子的功能開辟了新的方法。

英國Refeyn公司的質(zhì)量光度計(jì)One MP于2019年3月上市，2020年進(jìn)入中國市場(chǎng)，2021年，推出更新型號(hào)的產(chǎn)品---質(zhì)量光度計(jì)的二代機(jī)，Two MP，在硬件和軟件上均有升級(jí)。2022年2月，北京佰司特貿(mào)易有限責(zé)任公司中標(biāo) 北京生命科學(xué)研究所質(zhì)譜招標(biāo)采購項(xiàng)目（質(zhì)量光度計(jì)二代機(jī)）TwoMP，其分辨率和穩(wěn)定性，相對(duì)之前的質(zhì)量光度計(jì)的一代機(jī)OneMP，有大幅提升。北京佰司特貿(mào)易有限責(zé)任公司借此機(jī)會(huì)，也為國內(nèi)科研人員提供更有更好的產(chǎn)品和服務(wù)。

2021年開始，北京佰司特貿(mào)易有限責(zé)任公司獲得中國大陸地區(qū)的代理權(quán)；2023年開始，北京佰司特貿(mào)易有限責(zé)任公司全權(quán)負(fù)責(zé)英國Refeyn公司的質(zhì)量光度計(jì)在中國所有高校、科研院所、政府實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院等研究單位的市場(chǎng)推廣、產(chǎn)品宣傳、銷售和售后工作。

全新的英國Refeyn公司的質(zhì)量光度計(jì)—TwoMP，將質(zhì)量光度法（Mass photometry）技術(shù)引入到日常的實(shí)驗(yàn)室生活中，這種儀器可以讓你以很高的靈敏度、速度、準(zhǔn)確度和簡(jiǎn)單性來表征你感興趣的分子，是監(jiān)測(cè)蛋白質(zhì)純化、優(yōu)化樣品、研究蛋白質(zhì)功能和相互作用的理想儀器。所有測(cè)量都可在各種各樣的天然緩沖液中逐個(gè)分子地完成，還不需要標(biāo)簽，就可以直觀地解釋質(zhì)量分布結(jié)果，且無需任何先驗(yàn)知識(shí)。

圖1：質(zhì)量光度法原理。附著在測(cè)量界面上的分子散射的光干擾了該界面反射的光。干涉對(duì)比度與質(zhì)量成線性關(guān)系。

粒子散射的光與粒子體積和折射率成線性關(guān)系。由于蛋白質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和密度只有百分之幾的變化，它們的散射信號(hào)與它們的序列質(zhì)量成正比，這使得在高精度和大質(zhì)量范圍內(nèi)用光來“稱量”單個(gè)分子成為可能。許多生物分子（糖蛋白、核酸或脂類）的散射信號(hào)與質(zhì)量的相關(guān)性是成立的，使得質(zhì)量光度法能夠成為溶液中生物分子的通用分析工具。    

圖2：質(zhì)量光度法測(cè)量溶液中蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組合的分子質(zhì)量。通過校準(zhǔn)，質(zhì)量光度法可以高精度（平均2%）測(cè)量未知物質(zhì)的質(zhì)量。

質(zhì)量光度計(jì)—TwoMP技術(shù)的特點(diǎn)：

★  準(zhǔn)確測(cè)量蛋白分子在溶液中的真實(shí)、天然行為；

★  適用于在各種緩沖液中，與膜蛋白相容；

★  無標(biāo)簽標(biāo)記，無需要修飾樣品或干擾分子表面；

★  可檢測(cè)樣本中所有亞群體的信息：?jiǎn)畏肿臃治瞿軌蚩煽康貐^(qū)分已知和未知樣品成分，無需先驗(yàn)知識(shí)；

★  單分子計(jì)數(shù)：以高精度捕獲高豐度和低豐度分子；

★  寬質(zhì)量范圍和高動(dòng)態(tài)范圍；

★  一種分析形式可提供多個(gè)結(jié)果；

★  保持同質(zhì)性、結(jié)構(gòu)完整性和活性；

★  快速、簡(jiǎn)單、最小樣本量—納米濃度下的微升樣品體積，從一滴樣品中在幾分鐘內(nèi)獲得結(jié)果；

質(zhì)量光度計(jì)—TwoMP儀器的特點(diǎn)：

★  緊湊的臺(tái)式儀器，安裝要求低。測(cè)量只需要幾微升的樣品、和干凈、高質(zhì)量的蓋玻片，幾分鐘內(nèi)可獲得結(jié)果；

★  直觀高效——Refeyn的軟件自動(dòng)控制采集過程，并在幾分鐘內(nèi)完成質(zhì)量分析。您可以直觀地解釋質(zhì)量分布結(jié)果，而無需任何先驗(yàn)知識(shí)；

★  精確性——由于其高靈敏度，非常適合在生理（低）濃度下進(jìn)行測(cè)量，而單分子計(jì)數(shù)技術(shù)固有的高動(dòng)態(tài)范圍確保低豐度分子仍能被準(zhǔn)確捕獲。質(zhì)量光度法能輕松量化不同種類的蛋白質(zhì)分子，具有高分辨率和重復(fù)性；

質(zhì)量光度計(jì)—TwoMP儀器的參數(shù)：

※ 原理：干涉光散射，無需標(biāo)記

※ 質(zhì)量范圍：30kDa – 5MDa

※ 測(cè)量精度：±2% @ 10 nM

※ 單次測(cè)量質(zhì)量誤差：±5% @ 10 nM

※ 分辨率（FWHM）：25kDa @ 66kDa，60KDa @ 660 kDa

※ 濃度范圍：100pM - 100nM（粒子濃度）

※ 靈敏度：< 1ng蛋白質(zhì)

※ 樣品體積：5 - 20 μ l

※ 幀率（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置）：1 kHz（原始），100 Hz（集成）

※ 視場(chǎng)：4 x 11µm （@ 500 Hz）至12 x 17µm（@ 135 Hz）

※ 波長(zhǎng)：488 nm

※ 像素尺寸：12nm

※ 控制計(jì)算機(jī)（Core i7, 16 GB RAM, 256 GB SSD, 2TB HD, Windows 10）

質(zhì)量光度計(jì)—TwoMP應(yīng)用領(lǐng)域：

     ★  樣品純度和成分分析 Sample characterization；

樣品的純度和穩(wěn)定性是成功的生化和結(jié)構(gòu)研究的關(guān)鍵因素。在制藥生產(chǎn)的背景下，蛋白質(zhì)的純度是特別重要的，特別是隨著蛋白質(zhì)類產(chǎn)品如生物制劑的日益流行。

質(zhì)譜光度法提供了在單個(gè)分子水平上樣品異質(zhì)性的快速評(píng)估，使用最小的樣品體積和在幾分鐘內(nèi)。通過質(zhì)量光度法獲得的質(zhì)量分布提供了樣品中現(xiàn)有物種的直接信息，由于條件變化而產(chǎn)生的任何變化都可以用于樣品優(yōu)化。

     ★  異質(zhì)生物分子的質(zhì)量分析測(cè)量 Protein oligomerization；

許多生物系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵特征是蛋白質(zhì)自組裝成特定的四級(jí)結(jié)構(gòu)，這往往決定和調(diào)節(jié)它們的功能。蛋白質(zhì)低聚化的評(píng)估對(duì)于詳細(xì)了解復(fù)雜的生物過程是至關(guān)重要的。在這種情況下，分子質(zhì)量是一個(gè)重要的參數(shù)，因?yàn)樗鳛榈途刍闹苯佣攘俊?/span>

質(zhì)量光度法提供了高分辨率的分子質(zhì)量分布與單分子靈敏度。這使得我們的技術(shù)能夠有效地檢測(cè)出占主要樣本總數(shù)不到1%的稀有物種。

     ★  生物分子間相互作用 Biomolecular interactions；

生物分子之間的相互作用在每個(gè)生物過程中起著關(guān)鍵作用。質(zhì)譜光度法非常適合于定量低濃度下的相互作用，其主要優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)溶液中存在的生物復(fù)合物。分子質(zhì)量是反映生物分子和生物分子復(fù)合物的同質(zhì)性、結(jié)構(gòu)完整性和活性等多種性質(zhì)的通用讀數(shù)。這使得質(zhì)譜光度法不僅可以用于簡(jiǎn)單的純度測(cè)定，還可以用于活性和結(jié)合性評(píng)估，提供了*水平的數(shù)據(jù)完整性和其他類似技術(shù)的可比性。

     ★  蛋白質(zhì)復(fù)合物的組裝與化學(xué)計(jì)量 Macromolecular assemblies；

在分子自組裝中，分子或分子的一部分在沒有外部因素的情況下自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)。大分子組合包括多種蛋白質(zhì)，而且通常包含其他分子，如DNA、RNA、糖和/或脂類。大分子復(fù)合物在細(xì)胞內(nèi)的組裝是一個(gè)高度調(diào)控的多步驟過程。質(zhì)量光度計(jì)能夠高效、準(zhǔn)確地表征這些復(fù)雜的粒子，使新型超分子結(jié)構(gòu)的工程具有巨大的醫(yī)學(xué)研究潛力。

用戶評(píng)價(jià)

質(zhì)量分布是蛋白質(zhì)樣品相對(duì)純度和穩(wěn)定性的基本特征，可作為蛋白質(zhì)純度、復(fù)雜組裝、聚集或各種緩沖液中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的直觀讀數(shù)。監(jiān)測(cè)質(zhì)量可以指導(dǎo)緩沖條件的優(yōu)化，避免蛋白質(zhì)聚集或促進(jìn)蛋白質(zhì)復(fù)合物的穩(wěn)定性和組裝。單分子水平上的質(zhì)量測(cè)量為分子相互作用的穩(wěn)態(tài)分析提供了一種直接的方法。由于其高靈敏度，質(zhì)量光度計(jì)OneMP非常適合在生理（低）濃度下進(jìn)行測(cè)量，而單分子計(jì)數(shù)技術(shù)固有的高動(dòng)態(tài)范圍確保低豐度分子仍能被準(zhǔn)確捕獲。

英國Refeyn公司營(yíng)銷官M(fèi)atthias Langhorst表示，該工具的應(yīng)用范圍從簡(jiǎn)單的純度檢測(cè)（質(zhì)量峰的數(shù)量可顯示樣本中有多少種蛋白質(zhì)），到更復(fù)雜的分析，例如在不同條件下分析生物分子組裝行為等。

在麻省理工學(xué)院研究細(xì)胞核孔復(fù)合體的Thomas Schwartz是該裝置的早期測(cè)試者，他一聽說質(zhì)量光度測(cè)定法就聯(lián)系Kukura：“這臺(tái)儀器最有價(jià)值的地方在于，我們可以觀察復(fù)雜的蛋白質(zhì)-大分子復(fù)合物，找出混合物中的成分，是否能檢測(cè)出任何與穩(wěn)定性有關(guān)的問題?！薄霸诘湫偷墓ぷ髁鞒讨?，這是一個(gè)非常耗時(shí)的過程?！?/span>

“這些原理并不新鮮，但這種新裝置的實(shí)現(xiàn)非常聰明和強(qiáng)大，因?yàn)樗梢詼y(cè)量一個(gè)場(chǎng)中的每一個(gè)粒子。非常強(qiáng)大，具有潛在的革命性?！?/span>

發(fā)表的文獻(xiàn)舉例

The structural mechanism of dimeric DONSON in replicative helicase activation

Cvetkovic, M.A., Passaretti, P., Butryn, A., Reynolds-Winczura, A., Kingsley, G., Skagia, A., Fernandez-Cuesta, C., Poovathumkadavil, D., George, R., Chauhan, A.S., Jhujh, S.S., Stewart, G.S., Gambus, A., Costa, A.

Molecular Cell (2023)

Development of a 1:1-binding biparatopic anti-TNFR2 antagonist by reducing signaling activity through epitope selection

Akiba, H., Fujita, J., Ise, T., Nishiyama, K., Miyata, T., Kato, T., Namba, K., Ohno, H., Kamada, H., Nagata, S., & Tsumoto, K.

Communications Biology (2023)

The structural mechanism of dimeric DONSON in replicative helicase activation

Cvetkovic, M.A., Passaretti, P., Butryn, A., Reynolds-Winczura, A., Kingsley, G., Skagia, A., Fernandez-Cuesta, C., Poovathumkadavil, D., George, R., Chauhan, A.S., Jhujh, S.S., Stewart, G.S., Gambus, A., Costa, A.

Molecular Cell (2023)

Antagonistic roles of canonical and Alternative-RPA in disease-associated tandem CAG repeat instability

Gall-Duncan, T., Luo, J., Jurkovic, C., Fischer, L.A., Fujita, K., Deshmukh, A.L., Harding, R.J., Tran, S., Mehkary, M., Li, V., Leib, D.E., Chen, R., Tanaka, H., Mason, A.G., Lévesque, D., Khan, M., Razzaghi, M., Prasolava, T., Lanni, S., Sato, N., Pearson, C.E.

Cell (2023)

Structural insights into the complex of oncogenic KRas4BG12V and Rgl2, a RalA/B activator

Tariq, M., Ikeya, T., Togashi, N., Fairall, L., Kamei, S., Mayooramurugan, S., Abbott, L.R., Hasan, A., Bueno-Alejo, C., Sukegawa, S., Romartinez-Alonso, B., Muro Campillo, M.A., Hudson, A.J., Ito, Y., Schwabe, J.W.R., Dominguez, C., Tanaka, K.

Life Science Alliance (2023)

A morpheein equilibrium regulates catalysis in phosphoserine phosphatase SerB2 from Mycobacterium tuberculosis

Pierson, E., De Pol, F., Fillet, M., & Wouters, J.

Communications Biology (2023)

Elucidation of structure–function relationships in Methanocaldococcus jannaschii RNase P, a multi-subunit catalytic ribonucleoprotein.

Phan, H., Norris, A.S., Du C., et al.  

Nucleic Acids Research (2022) 
 

Colocalized targeting of TGF-β and PD-L1 by bintrafusp alfa elicits distinct antitumor responses. 

Lan, Y., Yeung, T., Huang, H., et al.  

Journal for ImmunoTherapy of Cancer (2022) 
 

Shelterin is a dimeric complex with extensive structural heterogeneity. 

Zinder, J. C., Olinares P.D.B.,  Svetlov V., Bush, M. W., et al.  

Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 119, Issue 31, e2201662119 (2022) 
 

Diadenosine tetraphosphate regulates biosynthesis of GTP in Bacillus subtilis. 

Giammarinaro, P.I., Young, M.K.M., Steinchen, W. et al. 

Nat Microbiol (2022)
 

A haem-sequestering plant peptide promotes iron uptake in symbiotic bacteria.

Sankari, S., Babu, V.M.P., Bian, K. et al. 

Nat Microbiol (2022)
 

Small-molecule screening of ribonuclease L binders for RNA degradation.

Borgelt, L., Haacke, N., Lampe, P., et al. 

Biomedicine & Pharmacotherapy, Volume 154, 113589, ISSN 0753-3322, (2022)
 

Structural basis for shape-selective recognition and aminoacylation of a D-armless human mitochondrial tRNA.

Kuhle, B., Hirschi, M., Doerfel, L.K. et al. 

Nat Commun 13, 5100 (2022)
 

Structure of a nucleosome-bound MuvB transcription factor complex reveals DNA remodelling. 

Koliopoulos, M.G., Muhammad, R., Roumeliotis, T.I. et al. 

Nat Commun 13, 5075 (2022)
 

Direct observation of the molecular mechanism underlying protein polymerization. 

Hundt N, Cole D, Hantke MF, Miller JJ, Struwe WB, Kukura P. 

Sci Adv. 2022 Sep 2;8(35): eabm7935, (2022)