التوصيف الكيميائي الكامل للجزيئات الحيوية هو المفتاح لفهم خصائصها البيولوجية والوظيفية الأساسية. تحقيقا لهذه الغاية ، تطورت علوم “omics” في السنوات الأخيرة ، بهدف توصيف واسع النطاق للهياكل الكيميائية بتركيزات بيولوجية. في علم البروتينات والأيض ، أصبح التصلب العصبي المتعدد أداة أساسية لكشف عدم التجانس الهيكلي الموجود في الوسائط البيولوجية – لا سيما بفضل حساسيته وقدرته على توفير المعلومات الهيكلية من خلال MS (MS / MS). في استراتيجيات MS / MS ، يتم اختيار الأيون وفقا لكتلته ، ثم يتم تجزئته ، وأخيرا ، يتم الحصول على كتل شظاياه لإنشاء بصمة للجزيء. ويمكن استخدام أطياف MS/MS، على وجه الخصوص، لمطابقة قواعد البيانات الطيفية1،²، أو إعادة بناء الهياكل الأصلية مؤقتا3^،4. على افتراض أن الأطياف المتشابهة تنتمي إلى مركبات مماثلة ، يمكن أيضا استخدام بيانات MS / MS لبناء شبكات جزيئية (MNs) تربط الأنواع ذات الصلة من خلال درجة التشابه ^5,6.

ومع ذلك ، بسبب الخاصية المتأصلة في MS للكشف عن نسبة الكتلة إلى الشحنة (m / z) للأيونات ، فإن التقنية عمياء عن عدد من الميزات الهيكلية التي تقع ضمن نطاق الأيزومرية (الاستريو). على سبيل المثال ، تتكون الكربوهيدرات من عدة وحدات فرعية أحادية السكاريد ، وكثير منها عبارة عن أيزومرات مجسمة أو حتى إبيمرات (على سبيل المثال ، Glc مقابل Gal أو Glc مقابل Man). ترتبط هذه الوحدات الفرعية بروابط جليكوزيدية ، والتي يمكن أن تختلف حسب موضع الارتباط (regioisomerism) والتكوين الستيري للكربون الشاذ (anomerism). هذه الخصائص تجعل من الصعب على التصلب المتعدد المستقل التمييز بين أيزومرات الكربوهيدرات7، ويمكن معالجة الأيزومرية الريجيوميرية فقط باستخدام طرق التنشيط عالية ^{الطاقة8}،^9،10. وعلى الرغم من أن الاشتقاق هو خيار لتعطيل تكافؤ المجموعات الأيزومرية ^{النمطية11}، فإنه يتطلب إعدادا مكثفا للعينات. وثمة خيار آخر أكثر وضوحا هو إقران التصلب المتعدد ببعد تحليلي حساس للأيزومرية، مثل نظام الرصد الدولي.

نظرا لأن هذا البروتوكول مصمم للمستخدمين الذين هم بالفعل على دراية بالمفاهيم الأساسية لنظام IMS ، ولأن المراجعات التفصيلية متوفرة في مكان ^آخر12,13 ، يتم تقديم نظرة عامة موجزة فقط على مبادئ IMS هنا. IMS هي طريقة فصل الطور الغازي التي تعتمد على تفاعل الأيونات مع غاز عازل ومجال كهربائي ، مما يؤدي في النهاية إلى فصل الأيونات وفقا لتشكيلاتها في الطور الغازي. يمكن العثور على مبادئ مختلفة لنظام الرصد الدولي مقترنة ب MS على الأدوات التجارية: بعضها يعمل في حقول كهربائية عالية ومنخفضة بالتناوب (IMS غير متماثلة المجال ، FAIMS) ، في حين أن معظمها يعمل ضمن حد المجال المنخفض – ولا سيما IMS أنبوب الانجراف (DTIMS ، المجال الكهربائي المتناقص خطيا) ، وموجة السفر IMS (TWIMS ، موجات الجهد المتماثلة) ، و IMS المحاصرة (TIMS ، التدفق العالي لأيونات احتجاز الغاز العازل ضد المجالات الكهربائية)¹³ . تسمح طرق المجال المنخفض بالوصول إلى ما يسمى CCS ، وهي خاصية لزوج الغاز الأيوني الذي يمثل السطح (في Å2 أو ^nm2) للأيون الذي يتفاعل مع الغاز العازل أثناء الفصل. ومن الناحية النظرية، فإن احتجاز الكربون وتخزينه مستقل عن الأجهزة، وبالتالي فهو مفيد لتوليد البيانات التي يمكن استنساخها بين المختبرات ^{المختلفة14}. يمكن أن تتأثر عمليات فصل الحركة الأيونية بمعلمات مختلفة ، وعلى وجه الخصوص ، بتقلبات ضغط الغاز ودرجة حرارة الغاز في خلية التنقل. وتعد معايرة احتجاز الكربون وتخزينه وسيلة لعلاج ذلك، حيث سيتأثر كل من العيار والأنواع ذات الأهمية ^{بالمثل13}. ومع ذلك ، من الضروري تثبيت الجهاز في غرفة يتم التحكم في درجة حرارتها والحصول على نظام موثوق به للتحكم في ضغط الغاز.

تطور مثير للاهتمام من IMS هو IMS / IMS ، الذي تم تقديمه لأول مرة في عام 2006 من قبل مجموعة Clemmer كتناظرية ل MS / ^MS15,16. وفي نظام الرصد الدولي/نظام الرصد الدولي، يعزل أيون الاهتمام بصورة انتقائية استنادا إلى حركته الأيونية؛ ثم يتم تنشيطه (حتى التجزئة المحتملة) ، ويتم إجراء تحليل IMS جديد للأيون أو الشظايا المنشطة. في التصميم الآلي الأول ، تم وضع خليتين IMS في سلسلة ، مفصولة بواسطة قمع أيون حيث يقف التنشيط. ومنذ ذلك الحين، وعلى الرغم من اقتراح عدد من إعدادات نظام الرصد الدولي/نظام إدارة المعلومات (للاطلاع على الاستعراض، انظر Eldrid و Thalassinos17)، فإن أول مقياس الطيف الكتلي التجاري مع قدرة IMS/IMS لم يصبح متاحا إلا في عام 201918. وقد حسنت هذه الأداة المفهوم الأولي تحسينا كبيرا من خلال دمجها مع طفرة تكنولوجية أخرى: تصميم دوري لخلية IMS.

تسمح خلية IMS الدورية نظريا بزيادة طول مسار الانجراف إلى ما لا نهاية تقريبا ، وبالتالي ، قوة حل ^{الأداة19}. وقد تحقق ذلك عن طريق هندسة أداة معينة ، حيث يتم وضع خلية TWIMS الدورية بشكل متعامد على المحور البصري الأيوني الرئيسي. تسمح منطقة الصفيف متعددة الوظائف عند مدخل خلية IMS بالتحكم في اتجاه المسار الأيوني: (i) إرسال الأيونات جانبيا لفصل IMS ، (ii) إلى الأمام للكشف عن MS ، أو (iii) إلى الخلف من خلية IMS ليتم تخزينها في خلية ما قبل الصفيف. ومن خلية التخزين المصفوفة الأولية هذه، يمكن تنشيط الأيونات وإعادة حقن الشظايا في خلية IMS لقياس حركة الأيونات، وهو نهج استخدم بنجاح لتوصيف الأيزومرات ^{المجسمة20}. وفي نهاية المطاف، تحتوي البيانات المجمعة على معلومات عن حركة الأيونات ومعلومات m/z عن السلائف وشظاياها.

في منشور حديث استخدم هذا التصميم الدوري لتحليلات الجليكان (Ollivier et ^al.21) ، أظهرنا أن ملف تعريف التنقل للشظايا الموجودة في بيانات IMS / IMS هذه يعمل كبصمة لجزيء حيوي يمكن استخدامه في استراتيجية الشبكات الجزيئية. وأدت الشبكة الناتجة، المسماة IM-MN، إلى تنظيم مجموعات بيانات الغليكوميكس بطريقة ذات صلة هيكلية، في حين أن الشبكة المبنية فقط من بيانات MS/MS (MS-MN) كشفت عن القليل من المعلومات. لاستكمال هذا المنشور ومساعدة مستخدمي Cyclic IMS على تنفيذ سير العمل هذا ، يوفر هذا البروتوكول وصفا كاملا للبروتوكول المستخدم لجمع البيانات. يركز هذا البروتوكول فقط على توليد بيانات IMS/IMS التي يمكن للمستخدمين استخدامها بعد ذلك لإنشاء شبكات IM-MN (^see21) – أو لأي تطبيق آخر من اختيارهم. لن يتم النظر في بناء IM-MN هنا ، حيث أن بروتوكولات الشبكات الجزيئية متاحة ^{بالفعل22}. ويسلط الضوء على النقاط الحاسمة التي يجب اتباعها لتوليد عمليات اقتناء قيمة وقابلة للتكرار لنظام الرصد الدولي/نظام الرصد الدولي. مع أخذ مثال أحد السكريات القليلة التي درسها أوليفييه وآخرون. ²¹ ، الخطوات التالية مفصلة: (i) إعداد العينات ، (ii) ضبط أداة IMS الدورية ، (iii) الانتقاء الآلي للذروة للبيانات ، و (iv) معايرة CCS.