Directorul Global Research al Thermo Fisher Scientific discută despre utilizarea spectrometriei de masă la Jockey Club din Hong Kong

Hong Kong Jockey Club este una dintre cele mai mari și mai respectate organizații de curse plate din lume. Clubul are o instalație de testare a drogurilor de clasă mondială, la fața locului la hipodromul Sha Tin. Acest laborator acreditat la nivel internațional folosește spectrometrie de masă (MS) de ultimă generație pentru a testa prezența substanțelor interzise. Clubul l-a invitat pe directorul de cercetare globală al Thermo Fisher Scientific, Alexander Makarov, inventatorul spectrometrelor de masă Thermo Scientific ™ Orbitrap ™, să vorbească la cea de-a 130-a aniversare.

alexander

Profesorul Makarov este un om de știință premiat, primind, printre altele, Medalia Thomson a Fundației Internaționale de Spectrometrie de Masă în 2012, Premiul ASMS pentru Contribuția Distinsă în Spectrometrie de Masă din 2008 și Premiul de Aur 2007 al Societății Ruse pentru Spectrometrie de Masă. În acest interviu, profesorul Makarov spune SelectScience ® mai multe despre parteneriatul Thermo Fisher cu Hong Kong Jockey Club.


SS: Ne puteți spune mai multe despre Clubul de Jockey din Hong Kong?

A.M: Hong Kong Jockey Club are o instalație de testare a drogurilor ecvine de clasă mondială. Ocupă 1.700 m 2 de suprafață și este echipat cu echipamente de laborator în valoare de aproximativ 8 milioane USD, inclusiv 24 de spectrometre de masă de ultimă generație.

Am vizitat instalația pentru prima dată la începutul acestui an și am fost uimit de amploarea complexului. Este un laborator foarte modern, cu o echipă extrem de bine calificată. Când am vizitat laboratorul, era clar că aceștia înțelegeau foarte bine tehnologia și își dezvoltau și propriile metode și procese. De fapt, ei aveau o listă întreagă de întrebări despre noile provocări cu care se confruntă în controlul dopajului sportiv și erau foarte interesați de unde și cum avansăm tehnologia Orbitrap pentru a-i ajuta să facă față acelor provocări.

Încă de la început, cu primii analizatori Orbitrap, am lucrat pentru a ne dezvolta expertiza în domeniul antidoping. Există o nevoie distinctă de sensibilitate foarte ridicată, de analiză doping foarte precisă în domeniul sportiv. Rezultatele sunt necesare foarte repede, iar costul erorii este uriaș - atât în ​​ceea ce privește reputația, cât și repercusiunile financiare. Spectrometria de masă de înaltă rezoluție (HRMS) ne permite să generăm o mulțime de date de scanare completă, cu o sensibilitate foarte mare. Este foarte ușor de utilizat, cu o analiză robustă și o amprentă mai mică.

SS: Ca inventator al spectrometrului de masă Orbitrap, ne-ați putea spune despre fundalul dvs. și despre originile acestei noi tehnologii interesante de spectrometrie de masă?

A.M: M-am născut în orașul siberian Irkutsk, înainte de a-mi termina studiile superioare la Moscova. Când Uniunea Sovietică s-a prăbușit, iar cercetările științifice împreună cu aceasta, m-am mutat în Marea Britanie.

În Marea Britanie am început să lucrez cu prietenii, într-o mică companie de înaltă tehnologie numită HD Technologies. De la această companie, am început să lucrez la conceptul de produs Orbitrap. Această companie a fost achiziționată de Thermo Fisher în 2000 și acest lucru ne-a permis să extindem echipa și să dezvoltăm cu adevărat tehnologia.

Acum, cu sediul în Bremen, lansarea comercială a primei platforme Orbitrap de cromatografie lichidă/spectrometrie de masă (LC/MS) a avut loc în 2005. Două versiuni de cromatografie de gaze/spectrometrie de masă (GC/MS) au fost ulterior lansate în 2015 și 2016. Familia Orbitrap include acum spectrometrele de masă Thermo Scientific ™ Orbitrap Fusion ™ de top, precum și spectrometrul de masă Thermo Scientific ™ Q Exactive ™ mai accesibil de pe bancă și spectrometrul de masă Hybron Ion Trap-Orbitrap Elite ™.


SS: Cum lucrați dvs. și echipa dvs. pentru a dezvolta în continuare tehnologia pentru oamenii de știință?

A.M: Acum sunt directorul cercetării globale în științele vieții, spectrometrie de masă pentru Thermo Fisher Scientific. Din 2013 am ocupat rolul de profesor de spectrometrie de masă de înaltă rezoluție la Departamentul de chimie și la Centrul Bijvoet, Universitatea Utrecht. La Thermo Fisher, sunt responsabil pentru proiectele de masă cu rezoluție înaltă pe termen lung (HRAM), care implică în cea mai mare parte tehnologia Orbitrap.

Sunt fizician, cu doctorat în fizică matematică. Am experiență în fizică experimentală, totuși sunt acum implicat în toate domeniile de proiectare a instrumentelor. Instrumentele noastre sunt incredibil de complexe, dar acest lucru nu este un pic dificil pentru echipa noastră de experți globali. Adevărata provocare constă în aducerea acestei tehnologii complexe în laboratoarele de rutină, permițând oamenilor de știință să poată utiliza cu ușurință platformele noastre și eliberându-și timpul și expertiza pentru a analiza rezultatele.

Tehnologia Orbitrap a contribuit la revoluționarea biologiei celulare și a cercetării translaționale; De asemenea, am făcut tehnologia mai disponibilă pentru aplicațiile din viața reală. Aceste sisteme sunt acum implementate la nivel mondial pentru a măsura consumul de droguri și a monitoriza concurența loială; precum și identificarea pesticidelor din alimentele noastre.

SS: Ce provocări tehnologice se confruntă cu laboratoarele de testare în domeniul antidoping?

A.M: Una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă autoritățile de reglementare este menținerea înaintea înșelătoriei. În fiecare săptămână există compuși nou descoperiți care trebuie interzise și ne propunem să-i prindem pe toți. Atât de mult efort și ingeniozitate au intrat în proiectarea acestor medicamente și nu sunt întotdeauna ușor de detectat.

Înainte, concurenții erau testați la întâmplare pe tot parcursul unui eveniment sportiv și că nu toată lumea era testată. Cu toate acestea, cu fiecare nouă generație de instrumente, numărul de analiți pe care îi putem măsura crește dramatic, precum și capacitățile de transfer ale sistemului. Capacitățile multicanalizate ale fluxurilor de lucru MS moderne care utilizează tehnologia precum Thermo Scientific ™ Transcend ™ II HPLC și sistemul de pregătire a probelor online înseamnă acum că putem prelucra suficiente eșantioane pentru a asigura testarea riguroasă, nu numai testarea tuturor concurenților, ci inclusiv mai multe puncte de analiză pentru fiecare atlet.

Alte provocări includ apariția de noi medicamente sintetice și gestionarea varietății mari de matrice biologice de probă. Depistarea și cuantificarea medicamentelor din urina calului este o provocare din mai multe motive. Există multe molecule similare prezente în aceste eșantioane, precum și probleme de interferență a matricei și variații semnificative de la eșantion la eșantion datorită naturii matricei.

Există blocaje suplimentare la punctul de colectare a probelor, dar aceasta este mai mult responsabilitatea oficialilor de cursă.


SS: Care sunt avantajele cheie ale utilizării Orbitrap HRAM (masă precisă de înaltă rezoluție) LC-MS pentru a testa utilizarea substanțelor dopante ilegale?

A.M: HRAM are o sensibilitate și o selectivitate analitică foarte ridicate și, datorită surselor de ioni moderne, poate urma separări foarte rapide. Această tehnologie poate urmări vârfurile în mod fiabil, cu o încredere mult mai mare datorită masei exacte. De asemenea, putem separa analiții prezenți la concentrații foarte mici.

Tehnologia Orbitrap face aceste măsurători la cele mai mari rezoluții disponibile în comerț și fără masă de blocare sau calibrări externe. Aceste rezultate simple și puternice permit determinarea medicamentelor sintetice actuale și noi într-o varietate de matrice complexe, cum ar fi urina calului. Versiunea mai nouă și mai rapidă a analizorului Orbitrap permite acest lucru să se facă cu cele mai rapide metode LC sau, în unele cazuri, fără deloc separări LC.

Un alt avantaj cheie în domeniul antidoping este capacitatea pentru noi de a stoca cantități mari de date care pot fi analizate retrospectiv dacă este descoperit un nou analit de interes.

SS: Cum vedeți progresul câmpului antidoping în următorii câțiva ani?

A.M: Vom continua să vedem cereri în creștere pentru testarea în domeniul antidoping, pe care le vom asorta cu o capacitate crescută de producție. HRAM MS va continua să devină o modalitate mult mai obișnuită și mai rentabilă de a analiza probele.

În special la testarea la cabaline, vedem cu toții o preocupare crescândă cu privire la utilizarea cobaltului pentru a îmbunătăți performanța atletică. Se știe că cobaltul stimulează producția de celule roșii din sânge și îmbunătățește oxigenarea (la om). Deoarece această substanță nu este testată în mod obișnuit de laboratoarele antidoping, utilizarea sa în cursele de cai a crescut. Prin urmare, este o nevoie tot mai mare de a dezvolta metode de testare folosind ICPMS (spectrometrie de masă cuplată inductiv) pentru detectarea precisă a cobaltului la cai.

Deoarece testarea la cabaline este o matrice de testare atât de complicată, este posibil să vedem o schimbare a tipurilor de probe utilizate pentru testare. Analiza părului devine din ce în ce mai interesantă pentru testarea drogurilor la om, deoarece conține o reflectare mai precisă a consumului de droguri prezent și trecut. Părul este, de asemenea, o matrice mai stabilă, care nu necesită refrigerare. Testarea medicamentelor pentru păr este mai frecvent luată în considerare pentru testarea umană, dar este luată în considerare și pentru aplicabilitatea la testarea cailor de rasă. De fapt, în august 2016, s-a anunțat că testarea părului în afara competiției pentru clenbuterol va fi efectuată pe toți caii care concurează în Campionatele Challenge Bank of America 2016.

Pentru oameni, terapeutica proteinelor este folosită mai frecvent ca medicamente dopante, iar tehnologia Orbitrap este perfect potrivită pentru efectuarea acestor tipuri de măsurători, de fapt este instrumentul cel mai publicat pentru analiza proteinelor de acest tip. Testarea metabolică largă poate, de asemenea, să promoveze valoarea HRAM MS prin identificarea medicamentelor exogene, a metaboliților lor și a impactului lor asupra sportivului într-o singură analiză.

Într-un efort de a ne învinge tehnologia, cei implicați în sporturi competitive vor continua să treacă la noi clase de medicamente. Cu toate acestea, trebuie să spun că acum suntem foarte bine pregătiți pentru această luptă. Domeniile pentru îmbunătățirea continuă sunt în procedurile de colectare a probelor, dezvoltarea metodelor universale pentru cromatografie și în capacitatea de a efectua simultan mai multe teste.

Tehnologia noastră este de clasă mondială; suntem cu siguranță de partea câștigătoare a luptei împotriva dopajului!

Lectură conexă

Articol editorial: Menținerea sportului curat: amprentarea chimică unică a amăgitorilor, un interviu exclusiv cu profesorul Scott Stanley, de la Universitatea din California-Davis, Școala de Medicină Veterinară.