나의 손을 거처간 질량분석기들 이야기

 

 

 

대학원을 프로테오믹스연구로 시작하면서 지금까지 다양한 질량분석기를 다루어 본것 같다. 새로운 장비에 대한 호기심과 더불어 지속적으로 장비를 업그레이드 해야 하는 연구실에서 연구를 한 덕이다.  질량분석기를 이용한 연구가 나의 주 업무이기 때문에 질량분석기를 떼어놓고는 나의 연구원으로써의 삶을 이야기 할 수 없을것같다.  새로운 장비에 대해서 배우고 새로운 기능을 익혀 기존에 하지 못했거나 어려웠던 연구를 하는 일은 즐거운 일이다.

 

Agilent Iontrap MSD

프로테오믹스를 위해 제일 먼저 다루어 본 질량분석기는 Agilent 사의 iontrap MSD이다.  오래된 석사과정에서 LC-UV detector만 만져본 나에게는 폴더폰에서 스마트폰을 가진느낌이었다.  

 

 

Agilent Iontrap MSD (from google)

 

Thermo Scientific LTQ

 

Agilent iontrap을 사용하고 있을쯤에  Thermo Scientific 사의 LTQ (그때는  Thermo Finnigan 이 었던것 같다)가 프로테오믹스 세계를 주름잡고 있었다.   Dual-Pressure Linear iontrap 이 장착된 LTQ 는 매우 빠르고 감도가 좋았다.  우리센타도 얼마후 LTQ를 구매했다. 단백질 검출수는 다른 장비들이 따라갈수 없었다.  단백질검출 수를 경쟁이나 하듯이  여러 연구팀에서 엄청난 수의 단백질이 검출된 논문이 나왔다.  그 당시는 논문제출시 요구되는 규정이 특별이 없었음으로 검색조건에 따라 단백질수는 얼마든지 높일수 있었다.  FDR 개념도 없는 때였다. 한 특정 시료에서 만개이상의 단백질을 찾은 논문도 종종 등장했었다. 지금기준으로 검색하면 절반도 되지 않을 숫자였을것이다.  Iontrap의 단점은 낮은 resolution이 었다. 프로테오믹스 연구가 활발히 진행되면서  PTM 분석같은 고분해능이 필요한 연구가 요구되었으며 이를 만족할 장비가 필요했다.  박사과정때  phosphopeptide를 LTQ로 정량분석을 결과를 한 저널에  제출했는데  LTQ를 사용했다는 이유로 저널에서 reject이 되었다(물론 이것만이 이유는 아니었을것이다). 믿을수 없다는것이 이유였다. 다행히 조금 낮은 저널에 제출하여 표지로 등재되었다.

 

 

 

 

AB Sciex Q-STAR ELITE

LTQ를 사용할 당시 AB Scienx사의 Q-STAR 장비도 사용하고 있었는데 이것은 Quadropole filter 와 Time-of-flight(TOF)가 장착된 QTOF 형태였다. LTQ 보다는 속도면에서 느리지만 TOF가 100 ppm 이내의 정확도를 가지고 있었기 때문에 LTQ불가능한 실험  예를 들면 SILAC, iTRAQ 이 가능했다. 

 

 

AB SCIEX Q-STAR ELITE

 

 

 

Thermo Scientific LTQ Orbitrap Series

 

이후 Orbitrap이 등장하여 질량분석기에 혁신을 이룬다. 수 ppm이내의 정확도를 가지는 결과는 1 Da 범위의 정밀도를 가지는 LTQ가 따라 올수 없었다. 국내에 몇대 없던 시기에 우리 센타도 구매를 진행한다.  Orbitrap 장비구매전에 독일 Brenman에 직접가서 성능을 테스트해볼수 있는 기회를 가졌다. 연구원이 실제 Orbitrap을 보여줬는데 처음에는  기념품장난감인줄 알았다.  Orbitrap 전체 장비의 크기에 비하면 너무 작은 크기였다.  그후  Orbitrap을 구매한다. 이 장비를 이용하여 여러 PTM 분석을 하고 논문을 냈다. 초창기 모델인 Orbitrap XL은 Full scan은 orbitrap이 수행하지만 MS/MS는 주로 iontrap에서 이루어졌다. MS2를 위한 HCD cell와 Orbitrap detector의 조합이 그다지 좋지 않았다. 기능이 있어도 잘 사용하지 못했다. 그래서 심지어  iTRAQ/TMT 분석에서도 정성분석은 Iontrap으로 하고 reporter ion만 HCD-orbitrap에서 수행했다.  한 펩타이드를 두 번씩 분석한것이다.  미국에 와서 잠시 LTQ Orbitrap Velos 와 Elite를 사용했다. 

 

 

LTQ Orbitrap XL (ETD)

 

 

LTQ Orbitrap Velos Pro

 

Agilent Q-TOF

 

Agilent사의 Q-TOF도 한 2년정도 사용했다. 분석과정에서 internal standard가 지속적으로 주입되고 calibration되서 accuracy가 매우 좋았다. 은 단종이 되었지만 Chip-LC가 장착되었다. AB SCIEX 사의 Q-STAR ELITE에 비해서 훨씬 좋은 사양이었다. 지금 좋기는 했지만 너무 고가였고 컬럼이 아주 빨리 손상되는 단점이 있었다.  

 

Agilent Chip-Cube, Q-TOF

 

Agilent QQQ

 

잠시나마 QQQ장비를 사용했다. QQQ를 이용한 연구에는 별로 흥미가 없어서 그다지 많은 연구를 하지 않았다. 또한 초기 모델이라 그런지 감도가 좋지 않았던걸로 기억난다.  

 

 

 

 

Thermo Scientific Q-Exactive Series

 

미국으로 나오기 전에 국내 여러군데에서 Q-Exactive가 설치되고 있었다.  기존의 iontrap의  형태를 완전히 제거한후  Quadrupole이 장착되었고 또한 성능이 훨신 향상된 Orbitrap이  detector 사용되었다 .  Quadropole의 선택성과 Orbitrap의 정확도가 만나게 되었다..   Thermo Scientific Korea 지점(그 당시 국내 독점판매점인 "신코")에 데모용으로 Q-Exactive가 있었다.  미국에 나오기 전에 그 장비로 실험을 했던 기억이 난다.   미국에 와서는 Orbitrap Velos, Elite를 다루게 되었다. 그리고 곧 Q-Exactive 시리즈로 넘어갔다.  Q-Exactive는 기존의 LTQ-Orbitrap에 비해서 훨신 크기가 작다. 또한 MS, MS/MS 모두 수 ppm 내의 정확도를 가지며 속도면에서도 훨씬 좋다. 그러므로 굳이 LTQ-Orbitrap을 사용할 일이 없다.  Quadrupole filer의 기능으로 인해 정량성이 월등이 향상되었다. QQQ를 pseudo MRM 인 PRM이 가능하다.  Q-Exactive 는 Q-Exactive plus 로 업그레이드 된후 아주 짧은 기간동안 유지되었다가  Q-Exactive HF, Q-Exactive HFX로 발전한다. 이렇게 업그레이드 되면서 Obitrap analyzer, HCD cell, Quadrupole 의 성능이 향샹된다. 더 많은 이온을 더 효율적으로  더 높은 분해능으로 더 빠르고 많이 검출하게 된다.  미국에 와서 모든 Q-Exactive  series를 순차적으로 사용했다. Q-Exactive, Q-Exactive Plus(사진없음), Q-Exactive HF, Q-Exactive HFX

 

 

Q-Exactive

 

Q-Exactive HF

 

Q-Exactive HF-X

Thermo Scientific Orbitrap Fusion

 

물론 빼놓지 말아야 할것이 Orbitrap Fusion이다. 만능상자 처럼 LTQ-Orbitrap과 Q-Exactive를 한 통에 넣어 놓았다. 장비의 각 부분도 향상되어 기존에 한가지 형태의 장비에서 할수 없었던 것을 동시에 수행할수 있게 되었다. 스티븐 잡스가 아이팟, 인터넷, 전화기를 합쳐서 아이폰을 만든 느낌이다.

 

 

Orbitrap Fusion

Thermo Scientific Orbitrap Exploris 480 

 

최근에 Exploris 4800이 입고되어 설치준비중에 있다.  

COMING SOON