A Skoltech tömegspektrometriai laboratóriumát az Orosz Tudományos Akadémia levelező tagja vezeti
Mi áll az életfolyamatok építésének középpontjában
A DNS egy hosszú polimer lánc, amely információkat tárol arról, hogy a testnek hogyan kell kinéznie és működnie.Vagyis miben különbözünk a többi fajtólés miben különbözik egyazon faj két egyede egymástól. Ezek a molekulák határozzák meg egyediségünket. Mondok egy példát: egy hernyó és a pillangó, amelybe belenő. Szerinted a DNS-molekuláik különböznek vagy azonosak? Valójában a helyes válasz: ugyanaz. A genetikai információ az élet során semmilyen módon nem változik. Tulajdonképpen miért különböznek a hernyók és a lepkék? Mert nem minden DNS-ben tárolt információ valósul meg egyszerre. A megvalósítás a transzkripció folyamatán keresztül történik, melynek eredményeként az egyes gének leolvasása után a hírvivő RNS lehetővé teszi a fehérjék szintézisét.
A fehérjék testünkben univerzális molekuláris gépek, amelyek különböző funkciókat látnak el: az építéstől a szabályozásig.Az élet egyik elavult definíciója aza fehérjemolekulák rendezett létezése és kölcsönhatása. De a probléma az, hogy a fehérjemolekulák is nagyok. A fehérjék szintén nagy molekulatömegű polimer molekulák: általában 10-től több száz kilodaltonig. Az alapvető életfolyamatok felépítése pedig meglehetősen problematikus, mert meglehetősen érzékenyek a hőmérséklet és a külső környezet változásaira. És valószínűleg ez az oka annak, hogy a sejtben szinte minden létfontosságú folyamat kis molekulákon keresztül valósul meg. A kis molekulák egymásba való átalakulását pedig már a fehérjék irányítják. Ezeknek a kis molekuláknak a molekulatömege néhány tíztől több száz kilodaltonig terjed. Minden kis molekulát, amely egy élő szervezetben található, metabolitoknak nevezzük.
1 dalton vagy 1 atomtömeg-egység (amu)- rendszeren kívüli tömegegység, amelyet molekulák, atomok, atommagok és elemi részecskék tömegére használnak.
1 a. egység = 1,660 539 066 60 (50) ⋅10−27 kg.
Az elsődleges metabolitok olyan vegyi anyagok, amelyek a test minden sejtjében megtalálhatók és szükségesek a létfontosságú folyamatok fenntartásához.Minden polimer molekula, fehérje ésnukleinsavak. Ezek a metabolitok egy szervezet minden sejtjére azonosak. Az élet során a metabolitok egymásba alakulnak át, például energiaátvitel céljából. És ezeket az átalakulási utakat - transzformációs láncokat - metabolikus útvonalaknak nevezik.
A Krebs-ciklus vagy a trikarbonsav-ciklus felelős a sejtlégzés folyamatáért.
Az emberi test különböző anyagcsere útjai keresztezik egymást, vagyis közös résztvevőik vannak.Így a metabolitokkal végbemenő összes folyamat összefügg egymással.
A másodlagos metabolitok olyan anyagok, amelyek nem szükségesek minden sejt számára létfontosságú funkcióik biztosításához.Általában a körülményekhez való alkalmazkodásra használják őketkülső környezet. Például a kávénövények koffeint termelnek, hogy megvédjék leveleiket a kártevőktől. Mérgezőek a bogarak számára, amelyek a kávénövények leveleit eszik. De ha valahogy eltávolítjuk az összes koffeint a növényből, akkor tovább él. A létfontosságú folyamatok nem fognak megszakadni. A második példa az antibiotikumok. Tudja, hogy a penicillin az első antibiotikum, és teljesen véletlenül izolálták a penészgombákból, ami forradalmasította az orvostudományt. A penészgombák penicillint használnak életterük megtisztítására. Az anyaszervezetre ártalmatlan, más mikroorganizmusokra viszont mérgező. Valójában az emberek ezt a tulajdonságot különféle bakteriális fertőzések kezelésére használják. Annak a ténynek köszönhetően, hogy az emberek aktívan fogyasztanak növényeket táplálékként, testünk sűrűn benépesül különféle mikroflórát alkotó mikroorganizmusokkal. Ezek az anyagok nemcsak az ember másodlagos anyagcseretermékei, hanem az élő szervezeteknek is, amelyek elkerülhetetlenül bejutnak a szervezetünkbe.
A természetes szűrő és miért hibás
A xenometabolitok antibiotikumok, olyan vegyületek, amelyek nem kapcsolódnak az élő szervezetek aktivitásához.Általában olyasvalami, amit az ember kapottmesterségesen különböző célokra. Például gyógyszerek, élelmiszer-adalékanyagok, étrend-kiegészítők, doppingszerek, gyógyszerek, dohány égéstermékei, alkohol vagy higiéniai termékek, háztartási vegyszerek, ökotoxikus anyagok. Ezek is kis molekulák, és szándékosan, drogok esetén és véletlenül is bejutnak a szervezetbe. Például fogat mosott, fogkrémet nyelt – és így új vegyszerek kerültek a szervezetébe. És ezen anyagok közül sok bizonyos hatást gyakorolhat szervezetünkre, még nagyon kis koncentrációban is. Ezenkívül ez a hatás lehet pozitív vagy negatív, vagy az anyag mennyiségétől függően változhat.
A máj jelenti az első akadályt az idegen vegyi anyagok szisztémás keringésbe jutásának.Megpróbálja kiszűrni azokat a molekulákat, amelyeka test megsérül, és eltávolítják őket, megakadályozva, hogy a véráramon keresztül tovább kerüljenek a szervekbe. A májnak számos szűrőmechanizmusa van, de egyik sem működik 100%-osan: különben nem lenne mérgezés, és súlyos következményekkel járna a méreganyagok vagy gyógyszerek szedése. A máj azonban kihasználja, hogy szervezetünk nagyrészt vízből áll, vagyis 80 százalékban vízből áll. Ezért a máj megpróbálja a molekulákat hidrofil, vízben oldódó és hidrofób molekulákra válogatni. A máj úgy véli, hogy ha az anyag hidrofil, akkor tovább kerülhet a szisztémás keringésbe, mivel nem okozhat nagy kárt. És ha egy anyag hidrofób, akkor valamit tenni kell vele, hogy megakadályozzuk a további felszabadulást, vagy legalábbis hidrofilebbé tegyük.
A májnak két mechanizmusa van - metabolikus fázisok.Az első fázisban a máj megpróbáljaa citokróm P450 családba tartozó speciális fehérjék és enzimek oxidálják ezeket az anyagokat. Az oxidáció hatására a molekula szerkezete megváltozik, hidrofilebbé válhat. A máj ezután felszabadíthatja ezeket a metabolitokat a véráramba, vagy megpróbálhatja eltávolítani őket a vesén keresztül a vizelettel vagy a belekben. Ha ez nem működik, a máj kész, garantáltan vízoldható molekulákat „varrhat” ezekre az oxidált molekulákra.
A máj anyagcseréje növeli a szervezetünkbe kerülő kis molekulák sokféleségét.Például az oxidáció szakaszában elméletileg több mint 500 különféle új molekula képződik egy molekulából; nem lehet megjósolni, hogy melyik képződik és melyik nem.
A végtelen ábécé: miért olyan nehéz tanulmányozni a metabolitokat
A nukleinsavak ötbetűs ábécéként ábrázolhatók, amelyből egy nagy szöveges karakterlánc épül fel.Igen, természetesen a betűk sorrendje ebbenvonal viszonylag kaotikus lehet, bár az élet során a DNS nem változik, hanem egyszerűen másolódik. Tehát bizonyos korlátozásaink vannak arra vonatkozóan, hogy mi lesz ez a karakterlánc. A fehérjék esetében valamivel bonyolultabb a helyzet: már 20 betű lesz az ábécében, azaz 20 aminosav, amelyből a fehérjék épülnek fel, de ez önkéntelenül is megtörténik. Ezért a kutató szemszögéből ezek a tárgyak is meglehetősen hasonlítanak egymásra. A metabolitok esetében pedig rendkívül problematikus bármilyen ábécét kiemelni: valójában ez az egész periódusos rendszer. És a formáció szabályai között - csak a vegyérték szabálya. Ezenkívül van a szénkémiának egy olyan jellemzője, amely lehetővé teszi, hogy két szénatom kötődjön egymáshoz, majd ezt követően korlátlan számú szénatomot vagy más atomot adjon hozzá a periódusos rendszerből, ami az ilyen molekulák kémiai sokféleségét eredményezi.
Az ilyen kis molekulák és azok változatosságának tanulmányozásához speciális módszerekre van szükség.Vannak egyszerűek is:például érzékszervi analízis, amellyel mindenki találkozott, aki általános vér- vagy vizeletvizsgálatot vett, és látta, hogy az irányban „szag, szín” vonal van. Ha egy adott molekulát kell találni az oldatban, egy csepp előre kiválasztott reagenst adunk hozzá. Ha volt molekula az oldatban, elszíneződés lép fel, ha nem, akkor csak csapadék jelenik meg. Az egyszerű módszerek közé tartozik az optikai spektroszkópia is, amikor mikroszkóp segítségével lehet következtetéseket levonni az üledék szerkezetéből. Nagyon népszerűek most az immunkémiai módszerek: ez ugyanaz az ELISA teszt a COVID-19-re.
Az omika tanulmányok azok a tanulmányok, amelyek egy teljes populációt vizsgálnak.A metabolomika magában foglalja a nagy elemzésétolyan adatok, amelyek egy organizmusban, sejtben vagy szervben található kis molekulák teljes készletét jelentik. Ezen adatok halmaza különböző becslések szerint több ezer, ha csak az elsődleges metabolitokat vesszük figyelembe, több tízezerig változik, ha ismert növények, baktériumok és gombák másodlagos metabolitjait adjuk hozzájuk. Valójában akár több száz millió, ha figyelembe vesszük az emberi testbe bejutó kémiai sokféleséget. Ezek tanulmányozásához speciális módszerekre van szükség: a magmágneses rezonancia (NMR) spektroszkópiára és a tömegspektrometriára.
Az NMR fennállásának 80 éves története során az ezzel a módszerrel foglalkozó tudósok öt Nobel-díjat kaptak.Négy - az NMR-hez, az ötödik pedig - azmágneses rezonancia képalkotás. Az NMR spektroszkópiától kissé eltérő, de elvileg nagyon hasonló módszer. Az NMR-módszer azon a tényen alapul, hogy a periódusos rendszer egyes atomjainak mágneses momentuma nem nulla. Kisméretű mágnesek, és kölcsönhatásba léphetnek egy külső mágneses mezővel. Ez a kölcsönhatás az energiaszintek kettéválásában nyilvánul meg. Az NMR módszer lehetővé teszi, hogy különbséget tegyünk különböző atomok és ugyanazon elem atomjai között, de eltérő környezetben. Az utóbbi időben az NMR veszít népszerűségéből, elsősorban magas költségei miatt.
Hogyan készítsünk töltött részecskéket egy összetett keverékből, és megtudjuk azok összetételét
A tömegspektrometriás módszer a töltött részecskék elválasztására elektromágneses térrel való kölcsönhatással.Ha valamilyen összetett keveréket veszünk, amely abból állKülönböző töltésű részecskék, és a modern tömegspektrometriás módszerekkel szinte minden molekula töltött formává alakítható, ha protont adunk hozzá, vagy eltávolítunk belőle egy protont, és erre a keverékre elektromágneses teret alkalmazunk, akkor megindulnak a részecskék ebben a mezőben. mozogni, és vagy sebességük, vagy tömegtől függően pályájuk lesz. A könnyű részecskék korábban érnek a detektorba, mint a nehéz részecskék. A detektor adatainak feldolgozása után tömegspektrumot kapunk, amelyben az Y tengely mentén az ionok számával arányos jelintenzitás lesz, az X tengely mentén pedig az ionokban lévő tömeg, vagy inkább a tömeg és a töltés aránya. Ezenkívül a tömegspektrometria lehetővé teszi a tömeg nagyon nagy pontosságú mérését. Ez azt jelenti, hogy egyértelműen megállapítható az ion, a töltött részecskék vagy a molekula elemi összetétele, amelyből az keletkezett. Matematikailag ezt a diofantusz-egyenlet egész számokban történő megoldásának nevezzük: valójában ez az egyes atomok közelében lévő együtthatók kiválasztása: m(C), m(H), k(O), z(N). És csak az m, n, k, z egész számok kombinációja adhatja meg a tömegspektrométerrel mért tömeget.
A tömegspektrometria módszerét a huszadik század elején javasolta Thompson.A tudósok összeállították a világ első tömegspektrométerét éssegítségével nagy felfedezést tett: kísérletileg megerősítette az izotópok létezését. Másrészt nem tudta helyesen értelmezni eredményeit. Tanítványa, William Aston tette ezt érte: 1922-ben Nobel-díjat kapott ezért a felfedezésért. A 20. században a világháborúk sorozata miatt a tömegspektrometria a katonaság módszereként fejlődött ki. Fejlesztésének kezdetén a nukleáris iparban találta meg fő alkalmazását. Mivel a tömegspektrometria képes az anyagok tömeg szerinti szétválasztására és izotópok meghatározására, használható izotópok, például urán elkülönítésére. A tömegspektrometriáért még két Nobel-díjat osztottak ki: 1989-ben - Wolfgang Paul és Hans Demelt, majd 2002-ben - John Fenn és Kaishi Tanaka egymástól függetlenül valós forradalmat hajtott végre. Saját módszert javasoltak, amely lehetővé teszi töltött részecskék előállítását egy nagy polimer molekulából: fehérjékből vagy nukleinsavakból anélkül, hogy megsemmisítené azt. Ez lendületet adott a tanulmányozásnak. Ma már egyetlen laboratórium - biokémiai vagy molekuláris biológiai laboratórium - sem működhet saját tömegspektrométer nélkül, vagy jól felszerelt közös használatú központ nélkül az intézetben.
Miután meghatároztuk az ion tömegét, csak az elemi összetételt tudjuk meghatározni, a molekulák szerkezetét azonban nem.Mert egy-egy különböző szerkezetű elemi összetétel hatalmas számnak felelhet meg. Vagyis egy molekulában az atomok különböző módon rendeződhetnek. Ezt nevezik izoméria jelenségének.
A tömegspektrometrikusok kitalálták azt a módot, hogy kicsit több információt szerezzenek egy molekula szerkezetéről: egy bizonyos akadály a repült, gyorsított molekulák útjába kerül.Általában ezek gázmolekulák.Amikor a molekulák ütköznek ezekkel a gázmolekulákkal, széteshetnek az ütközéstől. És akkor a tömegspektrométer nem az eredeti molekula tömegét méri, hanem azoknak a daraboknak a tömegét, amelyekre felbomlott. És ez a bomlás nem véletlenszerűen megy végbe, hanem a molekula leggyengébb kötései mentén. A kapott fragmentumok azonosak, és molekuláris ujjlenyomatok: mindegyik molekula egyedi.
A kromatográfia az anyagok elválasztásának módszere a szorbensekkel való kölcsönhatás alapján.A szorbensek olyan dolgok, amelyek felszívódnakegyéb vegyszerek, a legegyszerűbb pedig az aktív szén, amit mérgezéskor veszünk be. A huszadik század elején Mihail Tsvet orosz tudós bemutatta, hogy ha egy ilyen természetes festéket egy krétával töltött oszlopon vezetnek át, akkor egy nagy zöld elkenődött folt helyett több sokszínű folt keletkezik: sárgától a sárgáig. zöld. Így először is rájött, hogy a levelekből származó zöld festék különböző anyagok keveréke. Másodszor pedig felfedezte a kromatográfiát, amiért 1952-ben más tudósok, akik módszerét valamilyen modern formába hozták, Nobel-díjat kapott. A modern kromatográfiában a keveréket a kromatográfia típusától függően folyadékkal vagy gázzal vezetik át egy oszlopon. A folyadék „vonszolja” a molekulákat előre, az oszlop kijárata felé, és a szorbens különböző módon interferál az egyes molekulákba. Végül különböző időpontokban hagyják el az oszlopot, amely rögzíthető és újabb ujjlenyomatként használható az azonosításhoz.
A cerebrospinalis folyadék vizsgálatától a száraz vér módszerig
A tömegspektrometria az egyetlen módszer, amely jelenleg rendelkezésre áll a cerebrospinalis folyadék vizsgálatára.Bizonyos nehéz esetekben a diagnózishozbetegségek, szúrás szükséges, a gerincet átszúrják, és liquormintát vesznek. De a probléma az, hogy egy embernek átlagosan csak 120 ml agy-gerincvelői folyadéka van. És ez a folyadék nyomás alatt van, így akár 1 ml bevétele is jelentősen befolyásolja ezt a nyomást, és visszafordíthatatlan következményekhez vezethet a szervezet számára. Ezért a valóságban csak néhány mikroliterből lehet mintát venni. A tömegspektrometria kivételével a létező módszerek egyike sem képes ilyen kis mennyiségű mintát kezelni, mert minél kisebb a minta, annál kevesebb molekula van benne, és annál érzékenyebbnek kell lennie a berendezésnek. A tömegspektrometria érzékenysége általában elegendő ehhez. A begyűjtés után a mintát eltávolítják a mechanikai zárványokból és a fehérjékből, hogy elkerüljék a berendezés meghibásodását. Az elemzés után az eredményt számítógéppel dolgozzák fel, és megkapják a „funkciók listáját”: a kimenet körülbelül 10–15 ezer sor. Az oszlopok egy képletet állítanak elő, amelyet pontos tömeggel, a molekula mennyiségével arányos intenzitással és egy „ujjlenyomattal” határozunk meg.
Ennek alkalmazásának legközvetlenebb módjametabolomikai tömegspektrometriás kísérlet - beteg és egészséges emberek összehasonlítása annak meghatározására, hogy milyen molekulák jelennek meg, jelennek meg és változtatják meg koncentrációjukat, ha ilyen eltérések lépnek fel.Általában két csoport van:egészséges emberek és olyan emberek, akik valamilyen számunkra érdekes betegségben szenvednek, például az onkológia egy meghatározott formájával. Minden mintához ilyen lemezeket készítenek, majd a matematikusok összehasonlítják és megjelenítik őket, hogy különbségeket találjanak közöttük.
A tömegspektrometria első alkalmazása az újszülöttek szűrésén történik.Minden újszülött, az Egészségügyi Minisztérium rendelete alapján2006-tól kezdve bizonyos örökletes betegségekre kell kivizsgálniuk. Most mindenesetre Moszkvában legalább 16 különböző betegséget tesztelnek. Vannak olyan betegségek, amelyek gyakran már az élet első perceiben jelentkeznek, amelyek, ha nem szűnnek meg időben, egy hét vagy néhány nap alatt egy életre rokkanttá tehetik a gyermeket. Ezért az ilyen diagnosztikát az újszülött életének első néhány órájában kell elvégezni. Ezen betegségek szinte mindegyikének biomarkerei kis molekulájú metabolitok. Vagyis a betegségek az anyagcsere zavaraiban, például bizonyos szerves savak vérben vagy bizonyos lipidek felhalmozódásában nyilvánulnak meg. És természetesen ez a felhalmozódás nagyon kis koncentrációban történik, fel kell ismerni az anyagcsere változásainak különbségét. Ezért itt a tömegspektrometrián kívül más módszer nem fog működni.
A gyermekek vérgyűjtésének problémájának megoldására (nem olyan nagy mennyiségű vér, és a gyerekek félelme az invazív módszerektől és az orvosoktól) kidolgoztak egy technológiát a kiszáradt vérfoltok elemzésére.Egy kis defektet készítenek, és egy vagy többkét csepp vért közvetlenül egy kis darab szűrőpapírra. A vér térfogata itt több mikroliter. Ezután ezt a kártyát megszárítják és elküldik a laboratóriumba, és a küldés is nagyon kényelmes: a mintát nem kell lefagyasztani vagy felolvasztani. Csak oldja fel újra ezt a kártyát elemzéshez, és néhány órán belül az elemzés készen áll.
A tömegspektrometria másik alkalmazási területe a személyre szabott orvoslás.Minden anyagunk a májba kerül, és a májbavalahogy metabolizálja őket. Ráadásul a májunk mindannyiunknál másképp működik, nem csak egyes betegségek vagy rossz szokások miatt. Például a grapefruitlé jelentősen befolyásolhatja az anyagcserét, gátolja bizonyos enzimek működését, és ennek eredményeként egyes gyógyszerek koncentrációja a vártnál többszöröse lehet. Néhány ember vérében ez a koncentráció lesz a gyógyszer bevétele után, míg másoknak kétszerese lesz. Kiderült, hogy az adagot felére kell csökkenteni, hogy ne okozzon szükségtelen károkat a szervezetben. Ezért az átállás a személyre szabott orvoslásra. Bevesz egy tablettát, óránként veszik a vérét, és megnézik a görbét: hogyan halad át az anyag az idő múlásával, mekkora a koncentrációja a vérben. Ezután az orvos módosíthatja az adagot, vagy akár abba is hagyhatja a gyógyszer szedését, és egy másikat írhat fel. És ebben az esetben a száraz vér elemzését is nagyon aktívan használják.
Minden piacra kerülő új gyógyszer szükségszerűen metabolikus kutatási szakaszon megy keresztül.Egyes gyógyszerek nem feltétlenül mérgezőek,de a máj lebontása és néhány hiba következtében ezek az anyagok még mérgezőbbekké válhatnak. A legegyszerűbb példa a paracetamol. A paracetamolra vonatkozó utasítások szerint nem szabad kisgyermekeknek adni. Hogy a kisgyermekeknek csak ibuprofént szabad adni. Ennek oka pedig ennek a molekulának a májban való felhalmozódása, amely az anyagcsere következtében mérgező hatású. Fejlett májú felnőttnél ez a mérgező hatás nem nagyon érezhető, bár természetesen a paracetamolt sem szabad üvegekben lenyelni. Kisgyermekek számára ez valójában mindenféle kellemetlen, sőt visszafordíthatatlan következményekkel járhat. Ezért minden új gyógyszer metabolizmusát tanulmányozni kell.
A képalkotás a lebonyolítás egyik módjatömegspektrometriás analízis, amikor nemcsak homogén, hanem heterogén mintáról is kapunk információt, és térben vizsgálhatjuk annak molekulaösszetételét.Van ilyen érdekes példa a tanulásraa gyógyszer és metabolitjainak eloszlása a patkány testében. A kísérletet a következőképpen hajtjuk végre: patkánynak adunk egy bizonyos gyógyszert, néhány óra múlva az állatot eutanizálják, majd az egész testet finomra vágják. Ezután a tömegspektrometriának egy speciális technikája lehetővé teszi a minta egyes pontjainak molekuláris összetételének tanulmányozását. A számítógépes feldolgozás után láthatóvá válik, hogy mely metabolitok halmozódtak fel. Fontos tanulmányozni a metabolitok eloszlását, mert ha tüdőgyulladásos gyógyszert szed, fontos, hogy az a tüdőbe kerüljön, és ne az agyba. A tömegspektrometrikus szike egy "kés", amely kiszivattyúzza a molekulákat a bemetszés helyéről, majd számítógépes technológia segítségével meg lehet állapítani, hogy melyik sebész vágja le a szövetet: beteg vagy egészséges szövetet. Ezt a módszert most az Egyesült Államokban hajtják végre, és már elvégezték az első igazi műveletet egy ilyen késsel.
Ujjlenyomatok az egyes molekulákhoz
A probléma az, hogy több száz vagy akár több ezer kémiai vegyület felel meg egy elemi összetételnek. Поэтому необходимо идентифицировать все строки таблицы, и это основная задача современного метаболомного анализа, она, к сожалению, до конца не решена. Молекулярные отпечатки сравниваются с теми, которые есть в базах данных химических молекул. Если они совпадают, значит, мы можем с некоторой уверенностью говорить, что это нужная молекула. Но в таких базах данных очень ограниченное количество веществ. Полная база отпечатков содержит в себе около 20–30 тысяч соединений, она даже не покрывает все первичные и вторичные метаболиты, которые есть в организме человека. Есть еще одна проблема: чтобы эту базу данных пополнить, нужно чистое химическое вещество, а они обычно дорогие. То есть одно химическое вещество чистое стоит обычно несколько десятков или сотен долларов.
Один из подходов к идентификации — это создание новых «отпечатков пальцев». Например, сейчас очень активно развивается метод спектрометрии ионной подвижности. Если масс-спектрометрия делит ионы по массе, то ионная подвижность позволяет разделить их по размеру. То есть если у вас есть два бегуна — не тяжелый и легкий, а крупный и мелкий, и на их пути поставить какое-то препятствие — например, сетку с ячейками, то стройный атлет быстро через эту сетку пролезет и до финиша добежит, а полный пока выпутается из этой сети, прибежит через какое-то время.
A második módszer az, hogy megpróbálunk olyan ujjlenyomatokat találni, amelyek azonosításához nincs szükség tiszta szabványokra. Мы в лаборатории предлагаем использовать так называемый изотопный обмен.
Például, ha egy ilyen molekulát nézünk, akkorlátni fogjuk, hogy hidrogénatomjai oxigénhez kapcsolódnak. Tehát különlegesek. Elhagyhatják ezt a molekulát, és visszatérhetnek hozzá. Ha ezt a molekulát vízben oldjuk, akkor a hidrogén elhagyhatja a molekulát, és a hidrogén visszatérhet a vízből. És ha nem csak vizet, hanem nehéz vizet veszünk, ahol hidrogén helyett deutérium van, akkor a hidrogén elhagyhatja a molekulát, és a deutérium léphet a helyére. A deutérium ismert, hogy egységnyi molekulatömegben különbözik a hidrogéntől, és tömegspektrométerrel látható az ilyen eltolódás. Egyszerűen számolva az ilyen hidrogének számát, meg lehet mondani, hogy ez egy szükséges vagy szükségtelen molekula, függetlenül attól, hogy helyesen azonosítottuk -e vagy sem.
A mesterséges intelligencia segítségével azonosíthatók a molekulák. На основе имеющейся информации можно достроить базы данных недостающей информацией с помощью методов глубинного обучения. То есть мы обучаем модель, и она по структуре молекулы предсказывает необходимые отпечатки, которые дальше мы можем использовать для сравнения с тем, что получено в эксперименте.
Lásd még:
Az Uránusz a Naprendszer legfurcsább bolygójának státuszát kapta. Miért?
Az emberek hőforrások nélkül is ellenállnak a nagyon alacsony hőmérsékletnek
A fizikusok létrehozták a fekete lyuk analógját, és megerősítették Hawking elméletét. Hova vezet?