ИТОГИ работы Второго съезда ВМСО и Всероссийской конференции
T2N4
ИТОГИ работы Второго съезда ВМСО
и Всероссийской конференции с международным
участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные
проблемы» (12–16 сентября 2005 г., Москва)
C 12 по 16 сентября в Москве состоялся II Съезд Всероссийского масс-спектрометрического общества, сопровождавшийся Всероссийской конференцией с международным участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы». В работе форума приняли участие более 200 отечественных и зарубежных массспектрометристов. Генеральным спонсором конференции, как и два года назад, стала фирма ЗАО «ЛЕКО Центр-М»; в качестве спонсоров также выступили фирмы ЗАО «МС Аналитика», ООО «Брукер» и корпорация «Апплера Интернэшнл». Приняли активное участие и способствовали успеху конференции также компании «Waters» (Московское представительство), ООО «Неолаб Сервис», Интертек Трейдинг Корпорейшн и Nytec Instruments. ВМСО сердечно благодарит перечисленные компании и желает им успехов на российском рынке приборов.
В первый день съезда состоялось общее собрание членов общества. Председателем собрания был избран член Президиума ВМСО Ю.С.Ходеев. Съезд начался с минуты молчания в память об ушедших в последние два года Виктора Львовича Тальрозе и Александра Федоровича Додонова. С докладами выступили президент общества А.Т. Лебедев, член контрольно-ревизионной комиссии П.Б. Терентьев и главный редактор журнала «Масс-спектрометрия» В.Г. Заикин.
На сегодняшний день ВМСО объединяет более 600 масс-спектрометристов, представляющих помимо 42 отделений в России также Казахстан, Украину, Великобританию, Германию, Швецию, США. ВМСО зарегистрировано в Минюсте РФ как Общероссийская Общественная Организация. Общество имеет свою символику, интернет-сайт, журнал. Учреждены звание «Почетный член ВМСО» и золотая медаль «За заслуги в развитии масс-спектрометрии». Журнал «Масс-спектрометрия» прошел все утверждения в Министерстве Печати и внесен в российский каталог печати. К концу 2005 года журнал будет признан ВАКом России. В.Г. Заикин подчеркнул в своем выступлении, что важными задачами являются увеличение числа подписчиков (прежде всего организаций) и увеличение редакционного портфеля.
На собрании был утвержден единогласным голосованием новый состав Совета и Президиума ВМСО. Президентом Общества был переизбран А.Т. Лебедев.
Подведены итоги голосования за кандидатов на звание «Почетный член ВМСО» и по присуждению золотой медали «За заслуги в развитии масс-спектрометрии». Золотая медаль вручена Борису Александровичу Мамырину. Первыми почетными членами Всероссийского масс-спектрометрического общества стали Лидия Николаевна Галль, Борис Александрович Мамырин, Ада Александровна Полякова, Георгий Дмитриевич Танцырев и Рюрик Аркадьевич Хмельницкий. Торжественное вручение медали и дипломов состоялось во время банкета 14 сентября.
Пленарные сессии
Научная часть конференции началась с утра 13 сентября. Первый пленарный доклад сделал Владимир Георгиевич Заикин. Он успешно обобщил и охарактеризовал существующие способы дериватизации белков и пептидов для последующего исследования методами масс-спектрометрии с «мягкой» ионизацией. Было рассказано о новейших достижениях в области разработки производных с фиксированным зарядом, а также разнообразных методологий введения стабильных изотопов для определения аминокислотной последовательности белков, детектирования посттрансляционных модификаций, сравнительной количественной протеомики. Российские исследования в этой области только набирают ход в последние годы, так что представленная докладчиком информация безусловно окажется полезной для многих массспектрометристов, начинающих работу со сложными биологическими молекулами, которые еще 10–15 лет назад казались недосягаемыми для анализа.
Следующим пленарным докладчиком был президент Американского масс-спектрометрического общества (ASMS), создатель метода масс-спектрометрии с преобразованием Фурье Алан Маршалл. Кстати, становится хорошей традицией участие президента крупнейшей национальной организации мира на съездах ВМСО. Напомним, что участницей I Съезда ВМСО была Кетрин Костелло, возглавлявшая ASMS в 2003 году. В своем сообщении Маршалл остановился на последних инструментальных и прикладных достижениях масс-спектрометрии с преобразованием Фурье. Сверхвысокая разрешающая способность метода позволяет решать самые различные экологические, аналитические и нефтехимические задачи.
Еще один выдающийся масс-спектрометрист, создатель метода МАЛДИ Франц Хилленкамп рассказал о вариантах использования матрицы для анализа пептидов и белков. До сих пор результаты экспериментов с применением в качестве матрицы более простых веществ (пористый кремний, углерод, металлические и металлоидные частицы, другие структурированные поверхности) уступают классическому методу МАЛДИ. Тем не менее, некоторые данные заслуживают внимания и специального обсуждения. В частности, использование силилированного перфторфенила позволило достичь рекорда чувствительности. Получен масс-спектр при наличии всего 480 молекул белка в образце.
Большой интерес вызвал доклад Александра Макарова, представляющего фирму «Thermo Electron». Его разработка новых масс-спектрометрических систем (С-трап и орби-трап), доведенных до серийного производства, произвела фурор в этом году в СанАнтонио на конференции Американского масс-спектрометрического общества. Уже сейчас новый прибор позволяет говорить о конкуренции с приборами ионно-циклотронного резонанса, поскольку его разрешающая способность может достигнуть нескольких сот тысяч, а отсутствие сверхпроводящего магнита делает его значительно более дешевым и удобным в эксплуатации. Особенно приятно, что среди авторов доклада и реальных разработчиков нового массспектрометра три первых места занимают русские ученые (Александр Макаров, Эдуард Денисов и Александр Холомеев).
Уникальному применению масс-спектрометрии и, в частности, ионного циклотронного резонанса с Фурье-преобразованием для решения различных задач биологической химии был посвящен и обзорно-образовательный доклад Е.Н. Николаева, сделанный 14 сентября. К сожалению, метод масс-спектрометрии с Фурье-преобразованием, обладающий фантастической информативностью, так и остается экзотическим для лабораторий России в связи с дороговизной и трудностью в эксплуатации.
Бернхард Шпенглер — один из лидеров в области масс-спектрометрического «имиджинга», метода, совсем не применяющегося в российских лабораториях, продемонстрировал его возможности для анализа отдельных клеток и биологических тканей. Метод позволяет визуализировать распределение разнообразных биологически активных молекул в тканях. В частности, он позволяет следить за распределением лекарственных средств и их метаболитов в организмах. Развитие метода ограничивается недостаточным угловым разрешением современной масс-спектрометрической техники. Недавно предложенный Шпенглером метод (Composition-based Sequencing, CBS), тем не менее, открывает новые перспективы в протеомике.
Один из лидеров французской масс-спектрометрии Жан-Клод Табе рассказал о значительном потенциале катионизирования биомолекул для успешного решения структурных и стереохимических задач. Присоединение металла по конкретному положению в молекуле позволяет получить структурно информативные фрагментные ионы после распада исходных частиц.
Применению вариантов тандемной время-пролетной масс-спектрометрии был посвящен доклад одного из признанных лидеров инструментальной масс-спектрометрии Роберта Коттера (John Hopkins University, Baltimore). Его разработка рефлектрона с искривленным полем позволила значительно улучшить эффективность метода МС/МС, например, для решения задач протеомики и анализа фуллеренов. Интересной частью доклада Р. Коттера явилось рассмотрение новых подходов к определению некоторых типов пост-трансляционных модификаций белков. Соавтором доклада Коттера был еще один член ВМСО — Сергей Ильченко.
Роман Зубарев, представлявший университет Упсалы в Швеции, сделал интересное сообщение о проблемах современной протеомики. Несмотря на значительные материальные и «мозговые» вложения в это направление масс-спектрометрии, выход научной продукции остается весьма низким. Проблема заключается в недостатке информации о последовательности аминокислотных звеньев в подавляющем большинстве масс-спектров. Улучшить ситуацию можно лишь внедрением новых физических методов генерирования спектров. В частности, в лаборатории автора обнадеживающие результаты получены с использованием методов диссоциации в результате захвата электрона и диссоциации в результате отрыва электрона. Каждый из этих методов обеспечивает специфические разрывы полипептидной цепи, что позволяет получить комплементарный массив данных об аминокислотной последовательности.
Михаил Токарев представил в своем докладе новейшие разработки фирмы «Thermo Electron» в области масс-спектрометрального приборостроения. Помимо уже представленного А.Макаровым Орбитрапа, в докладе подчеркнуты возможности нового масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Finnigan Element GD. Благодаря уникальному динамическому диапазону в 12 порядков прибор позволяет одновременно получать информацию и об основных матричных элементах, и об элементах, присутствующих в следовых количествах. Замечательными характеристиками обладают новые изотопные приборы Delta V и Delta V Plus, а новый прибор высокого разрешения ГХ/МС с двойной фокусировкой (DFS), обладая улучшенными аналитическими параметрами, стал существенно компактнее своих предшественников.
О наиболее сложных молекулах, которыми занимается масс-спектрометрия при решении биологических и медицинских проблем, рассказал Игорь Калташев, представлявший университет Массачусетса-Амхерст. Речь шла о применении масс-спектрометрии в биофизике и смежных областях. Кстати в этом году в издательстве WILEY вышла книга И.Калташова «Mass Spectrometry in Biophysics». В настоящее время ВМСО начало переговоры с издательством о возможном переиздании этой книги в России на русском языке. В докладе основное место было уделено распределению зарядовых состояний белков для изучения их конформационных состояний, оценки площади поверхности свернутых белков. Рассмотрены возможности применения водородно-дейтериевого обмена для этих целей. Интересно сравнение фрагментации меченых белков в растворе в результате протеолиза и в газовой фазе в условиях активации соударением.
Кейт Робинсон в своем пленарном докладе рассказал о новых возможностях масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой X серии II (XSeriesII) производства фирмы «Thermo Electron». Последние усовершенствования ионного интерфейса и технологии экстракции ионов позволили существенно снизить эквивалентные значения фоновых концентраций в режиме активации соударением и в стандартном режиме, позволив проводить высокоточное определение на следовом уровне в самых сложных матрицах.
Секция «Применение масс-спектрометрии для аналитических целей»
Аналитическое применение масс-спектрометрии остается одним из важнейших направлений использования этого метода, в значительной мере диктующим развитие и совершенствование масс-спектрометрических приборов и методов. На съезде эта тема была представлены секционными 15 устными и 22 стендовыми докладами и нашла отражение в ряде пленарных докладов: В.Г.Заикин «Дериватизация биополимеров для исследования методами масс-спектрометрии», Р.Зубарев «Новые масс-спектрометрические методики для протеомики, основанные на ионноэлектронных реакциях», Е.Н.Николаев «Биологическая масс-спектрометрия. Современное состояние и тенденции».
Значительная часть докладов была посвящена использованию традиционных методов ГХ/МС, ВЭЖХ/МС и МС/МС для получения результатов, имеющих важное прикладное значение для техники, экологии и др. областей. Среди них работы по применению ВЭЖХ и ГХ/МС для идентификации и определения органических загрязнителей в отходах коксохимического производства, черной и цветной металлургии, химико-фармацевтической промышленности, применению ГХ/МС для анализа аварийно опасных химических веществ, таких как азот- и фосфорсодержащие органические соединения, включая компоненты ракетных топлив, галогенуглеводороды, цианистые соединения, фенолы и др., по определению строения нефтяных углеводородов, многокомпонентному анализу остаточных количеств пестицидов, контролю состава органических соединений природных вод, исследованию процессов хлорирования и озонирования органических соединений в воде, определению СОЗ различных классов и изучению их глобального переноса, контролю качества пищевой продукции и др. Системы производственного контроля на основе масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой реализованы на Уральском электрохимическом комбинате при производстве урановых материалов.
Новые методические приемы разрабатывались в основном в области ВЭЖХ-МС/МС для поиска новых методов скрининга синтетических стероидов в моче человека, анализа метаболитов, высокомолекулярных веществ, а также использования изотопных отношений 13 С/12 С для определения активности окисления углеводородов микроорганизмами в почвах.
В ряде докладов рассматривались аналитические возможности альтернативных методов ионизации: применение термической десорбции и ионизации при атмосферном давлении для детектирования взрывчатых веществ на твердых поверхностях, использование масс-спектрометрии с фотохимической ионизацией при атмосферном давлении для анализа органических соединений, применение ионизации электрораспылением для исследования наночастиц.
Библиотеки масс-спектров являются одним из главных средств аналитика при идентификации органических соединений по масс-спектрам, но пока это в достаточной мере реализовано только для электронной ионизации. Интересным является анализ возможностей использования библиотек масс-спектров тандемной масс-спектрометрии для правильной идентификации органических соединений, которые в первую очередь необходимы для биополимеров.
Секция «Изотопная масс-спектрометрия»
На Втором съезде ВМСО в рамках конференции «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы» были представлены 27 сообщений, в которых продемонстрировано разнообразное использование изотопных соотношений как легких (D/H, 12 C/13 C, 15 N/14 N, 18 O/16 O, 17 O/18 O, 37 Cl/35 Cl), так и тяжелых элементов (изотопы урана).
Как и следовало ожидать, заметное место среди представленных сообщений занимали работы, связанные с использованием стабильных изотопов легких элементов в экологических исследованиях (А.М. Зякун, А.В. Игнатьев, Т.А. Веливецкая, Е.Д. Сынгаевский). В настоящее время в мировой научной практике существует мнение, что направленность и потоки продуктов в окружающей среде могут быть убедительно установлены лишь при использовании методов изотопной масс-спектрометрии.
Большое место в работе секции изотопной массспектрометрии занимали методические разработки, направленные на создание и усовершенствование подготовки проб для изотопного анализа, а также для развития технологии обработки получаемых изотопных данных с целью повышения точности и достоверности результатов изотопных измерений (А.В. Игнатьев, П.Зенон, А.М. Зякун, С.Гуилфоуль).
В трех сообщениях рассмотрены возможности использования легких стабильных изотопов в медицинских исследованиях, в основу которых положен неинвазивный дыхательный тест (А.М. Зякун). Несмотря на то, что изотопная масс-спектрометрия занимает одно из главных мест в медицинской диагностической практике по выявлению нарушений в организме человека, в России таких исследований пока крайне мало.
Следует отметить новое направление в изотопной масс-спектрометрии — это использование стабильных изотопов в протеомных исследованиях (А.В. Чудинов, А.М. Зякун). Для установления структуры белковых молекул используют изотопные «метки». Проблема заключается в том, что изотопная метка определенного элемента может включаться по нескольким положениям в таких сложных молекулах как белки, пептиды, гликопептиды и т.д. При этом задача усложняется тем, что вероятность включения изотопной метки может быть разной для отдельных положений элемента в молекуле. Необходимо определить содержание изотопной метки по нескольким положениям соответствующего элемента. Сейчас появились работы, в которых показано, что в зависимости от положения элемента в молекуле, вероятность обнаружения его изотопных атомов может быть разной (т.н. изотопомерные молекулы). Анализ изотопомеров является новым направлением в изотопной масс-спектрометрии и несет совершенно новую информацию о происхождении анализируемых продуктов в окружающей среде.
Следует отметить, что для подъема отечественных исследований с использованием стабильных изотопов как источников уникальной информации о процессах, происходящих в окружающей среде, до мирового уровня необходимо обновление и совершенствование приборного парка изотопных массспектрометров.
Секция «Приборостроение»
Работа секции «Приборостроение» проходила на трех заседаниях и одной постерной сессии. На секции было представлено 13 устных и 22 стендовых доклада. Доклады были сделаны представителями восьми городов России. В работе секции довольно широко был представлен сибирский регион. Три доклада сделаны иностранными участниками.
Наиболее активно в работе секции принимали участие московские и санкт-петербургские организации. Особо следует отметить Институт аналитического приборостроения РАН (г. Санкт-Петербург) — 1 устный доклад и 7 стендовых — и Московский инженерно-физический институт — 2 устных доклада и 6 стендовых. Кроме того хотелось бы отметить, что именно МИФИ представил большое количество студенческих работ (5 докладов), некоторые были отмечены премиями конкурса молодых ученых.
В целом, научный уровень представленных работ достаточно высокий. В докладах обсуждаются актуальные вопросы по различным аспектам масс-спектрального приборостроения. Тематика докладов охватывала магнитные, квадрупольные и время-пролетные масс-спектрометры, приборы ионно-циклотронного резонанса. Два устных и четыре стендовых доклада были посвящены спектрометрам ионной подвижности. Это направление в последнее время активно развивается в России. Следует отметить, что работы по развитию квадрупольных и время-пролетных приборов превалируют над остальными.
В последние годы в России созданы отечественные образцы серийных приборов, которые будут доступны потребителям. К ним относятся изотопный масс-спектрометр МТИ-350 (г. Новоуральск), хроматомасс-спектрометр ГХ-МС (г. Йошкар-Ола), времяпролетный масс-спектрометр ЭМГ-40-2 (г. СанктПетербург). Сообщения об указанных приборах были представлены на секции.
Среди недостатков следует отметить отсутствие докладов по приборам в таком актуальном направлении, как анализ биологических объектов. К сожалению, на секции не представлены доклады из таких, известных своим научным потенциалом регионов, как Новосибирская область, Казань, Томск. Основные приборные заводы — Экспериментальный завод научного приборостроения РАН (г. Черноголовка), ЗАО Научприбор (г. Орел) — пока не проявляют достаточной активности по использованию научного потенциала России для создания современной массспектрометрической техники. Из-за этого российские потребители покупают импортные приборы, обрекая себя на проблемы обслуживания и ремонта.
Секция «Органическая масс-спектрометрия»
Доклады, представленные на секции «Органическая масс-спектрометрия» в полной мере отразили оба тесно взаимосвязанных направления развития этой области: структурно-аналитическое (исследование строения органических соединений и установление спектро-структурных корреляций) и исследовательское (исследование реакционной способности ионов в газовой фазе). Работы по первому направлению отличались широким разнообразием исследованных объектов — это различные классы органических, элементоорганических, биоорганических и высокомолекулярных соединений, а также производные фуллеренов. При этом наряду с традиционным методом электронной ионизации широко использовались химическая ионизация, МАЛДИ и электрораспыление, а также MS/MS техника и, что отрадно, массспектрометрия отрицательных ионов. С широким распространением этих методов применительно к нелетучим соединениям не снизила своей актуальности задача модификации веществ для их исследования масс-спектральными методами. Этой проблеме был посвящен и пленарный доклад В.Г. Заикина «Дериватизация биополимеров для исследования методами масс-спектрометрии с «мягкой» ионизацией». Особо следует отметить работы, посвященные стереохимическим аспектам (сообщения В.И. Каденцева, Р.С. Борисова, И.Х. Ризванова), поскольку идентификация изомеров остается одной из наиболее трудных и интересных задач для масс-спектрометристов.
Структурно-аналитические применения массспектрометрии невозможны без детального исследования механизмов ионообразования в различных условиях ионизации. Кроме того, процессы фрагментации изолированных ионов и ионно-молекулярные реакции, исследуемые масс-спектральными методами, являются «чистыми» (не осложненными сольватационными эффектами) моделями ионных и ион-радикальных реакций «мокрой» химии. Поэтому масс-спектральные исследования реакционной способности ионов позволяют не только глубже понять механизмы химических реакций, но и предсказывать возможность синтеза новых соединений и новые способы их получения. Этим вопросам были посвящены очень интересные доклады А.Т. Лебедева, Р.С. Борисова, Е.Р. Жанчиповой (химия положительных ионов), Р.В. Хатымова и П.В. Щукина (химия отрицательных ионов). В сообщениях Р.С. Сказова и В.И. Каденцева отражена перспектива использования метода электрораспыления для исследования реакционной способности ионов в пограничной области жидкой и газовой фаз.
В целом можно констатировать, что все представленные на Конференции работы выполнены на современном научном уровне и охватывают все направления развития органической масс-спектрометрии, как в плане объектов, так и в плане методов исследования.
Секция «Неорганическая и элементная масс-спектрометрия»
На секции было представлено 17 устных и стендовых докладов: 9 докладов от Институтов Российской академии наук, 5 — от учреждений Высшей школы, 3 — от отраслевых Институтов и фирм производителей.
Наибольшее число работ посвящено методу статической и время-пролетной лазерной масс-спектрометрии. Были представлены новейшие методические разработки в области элементного, изотопного анализа и определения газообразующих примесей. Значительное внимание уделено экспериментальным и теоретическим исследованиям, повышающим надежность анализа: ионообразование в лазерной плазме, дискриминация ионов по массе, снижение погрешностей регистрирующих систем и методы расчета концентраций.
Продолжаются исследования по применению масс-спектрометрических методов высокотемпературной, вторично-ионной и электронной масс-спектрометрии для определения термодинамических характеристик процессов, протекающих в конденсированной и газовой фазах, процессов образования отрицательных и положительных ионов сложных неорганических молекул.
Два доклада были посвящены «масс-спектрометрии космоса». Обсуждались не только особенности бортовых аппаратов, но и возможности этих методов при поиске жизни на Марсе, исследовании процессов синтеза органических соединений на предбиологическом этапе эволюции, определения состава малых планет Солнечной системы и получении информации о ядерных и химических процессах, протекающих в окрестностях звезд.
Большинство работ выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.
Конкурс молодых ученых
В последний рабочий день конференции было проведено заседание конкурсной комиссии под руководством Л.Н. Сидорова по определению победителей конкурса молодых ученых. На конкурсе было представлено 20 работ. По результатам обсуждения было присуждено три первых премии и шесть поощрительных премий. Победителями стали:
1 премия:
Андреева Алина Данжеевна «Исследование ионного транспорта в интерфейсе ЭРИ АД».
Сказов Роман Сергеевич «Влияние экспериментальных параметров на ESI MS производных ферроцена».
Касьянов Владимир Борисович «Новая модель источника ионов с режимом ограниченного разлета лазерной плазмы для масс-спектрометра ЛАМАС 10-1», «Новая модель ключевых процессов в лазерной плазме и расчет КОЧ на их основе».
2 премия:
Фролов Александр Станиславович «Интерфейс компактного времяпролетного масс-спектрометра для соединения со спектрометром ионной подвижности».
Лободин Владислав Васильевич «Масс-спектрометрическое моделирование мономолекулярных превращений орто-замещенных производных фенил- и бензилциклопропана».
Фролов Илья Станиславович «Проект компактного спектрометра ионной подвижности».
Стрелецкий Алексей Владимирович «Масс-спектрометрия МАЛДИ производных фуллеренов».
Михновец Павел Владимирович «Исследование процессов образования ионов в плазме тлеющего разряда с помощью квадрупольного масс-спектрометра», «Анализ факторов, определяющих форму масс-спектрометрического пика квадрупольного массспектрометра».
Елистратов Олег Владимирович «Анализ примесей в гексафториде урана с помощью газовой масс-спектрометрии».
Все награжденные получили дипломы ВМСО и подписку на журнал «Масс-спектрометрия» на 2006 г. Обладатели первых премий, кроме того, премируются поездкой на 17 Международную Масс-спектрометрическую Конференцию в Праге в 2006 году. Все расходы по этой поездке будут оплачены из средств ВМСО. Награждение победителей дипломами было проведено президентом ВМСО А.Т. Лебедевым во время церемонии закрытия съезда.
