왜 FAIMS를 사용하는가?

Signal을 크게 만드는 것이 아니라 background를 줄여준다

 

FAIMS를 사용하는 가장 중요한 이유는 복잡한 ion population을 단순하게 만들어 원하는 peptide를 더 쉽게 검출하기 위해서입니다. 실제 biological sample에서는 peptide ion뿐 아니라 solvent ion, chemical background, contaminant, interference ion 등이 함께 존재합니다. 특히 낮은 농도의 peptide는 background에 묻혀 잘 보이지 않을 수 있습니다.

FAIMS는 설정한 CV 조건과 맞지 않는 ion의 일부를 제거함으로써 질량분석기로 들어가는 ion population을 단순하게 만들어줍니다.

 

FAIMS를 사용하지 않은 경우

많은 background + 작은 peptide signal → peptide를 구별하기 어려움

 

FAIMS를 사용한 경우

감소한 background + peptide signal → peptide를 상대적으로 쉽게 구별

 

FAIMS를 이해할 때 가장 중요한 점은 peptide signal 자체를 증폭시키는 장치가 아니라는 것입니다. FAIMS의 주요 역할은 background와 interference를 줄여 signal-to-noise를 향상시키는 것입니다. 

 

Signal이 감소해도 분석은 더 좋아질 수 있다

FAIMS를 사용했을 때 전체 ion signal이 오히려 감소하는 경우가 있습니다.

예를 들어 다음과 같은 경우를 생각해볼 수 있습니다.

Peptide signal: 100 → 70

Background: 1,000 → 200

Peptide signal 자체는 100에서 70으로 감소했습니다. 하지만 background는 1,000에서 200으로 훨씬 더 크게 감소했습니다.

따라서 peptide signal 자체는 감소했더라도 signal-to-noise는 오히려 좋아질 수 있습니다. 그러므로 FAIMS의 효과를 평가할 때는 단순히 signal의 크기만 비교하기보다는 signal-to-noise와 interference가 얼마나 감소했는지를 함께 보는 것이 중요합니다.

 

TIC가 낮다고 해서 반드시 나쁜 것은 아니다

FAIMS는 일부 ion을 선택적으로 제거하기 때문에 FAIMS를 사용하지 않았을 때보다 TIC(total ion current)가 낮아질 수 있습니다. 하지만 TIC가 낮아졌다는 것이 반드시 sensitivity가 낮아졌다는 것을 의미하지는 않습니다.

분석에 필요하지 않은 background ion이 많이 제거되었다면 전체 ion intensity가 낮아지더라도 관심 있는 peptide를 더 쉽게 검출할 수 있기 때문입니다. 따라서 FAIMS는 “전체 signal을 증가시키는 장치”라기보다는 “불필요한 ion을 제거하여 원하는 ion을 더 잘 구별할 수 있게 만드는 장치”라고 이해하는 것이 좋습니다.

 

DDA에서의 장점

DDA에서는 MS1에서 관찰되는 precursor 중 일부를 선택하여 MS2를 수행합니다.

낮은 농도의 peptide가 많은 background ion 사이에 묻혀 있다면 MS1에서 충분히 뚜렷하게 관찰되지 않을 수 있습니다. 그 결과 MS2 대상으로 선택될 가능성도 낮아집니다. FAIMS를 이용하여 background와 interference를 줄여주면 낮은 abundance의 precursor가 상대적으로 더 잘 구별될 수 있습니다. 따라서 이전에는 background에 묻혀 있던 peptide가 MS2 대상으로 선택될 기회가 증가할 수 있습니다. 하지만 FAIMS를 사용한다고 모든 peptide의 signal이 증가하는 것은 아닙니다. 선택한 CV에서 잘 통과하지 않는 peptide는 오히려 signal이 감소하거나 검출되지 않을 수도 있습니다. 따라서 FAIMS의 장점은 단순한 signal 증가라기보다는 selectivity와 effective sensitivity의 향상으로 이해하는 것이 더 정확합니다.