医療における質量分析：プロテオミクス・診断・iKnife

🧠 医療における質量分析 mass spectrometry 質量分析（mass spectrometry） mass spectrometry（質量分析） は、分子の $m/z$ と断片化 fragmentation 断片化（fragmentation） fragmentation（断片化） パターンを、タンパク質同定・代謝疾患スクリーニング・術中組織判別intraoperative tissue identification 術中組織判別（intraoperative tissue identification）intraoperative tissue identification（術中組織判別） へ変換する分析系である。

プロテオミクス

プロテオミクスproteomics プロテオミクス（proteomics）proteomics（プロテオミクス） では、タンパク質をペプチドへ消化し、質量とタンデム質量分析 tandem mass spectrometry, MS/MS タンデム質量分析（tandem mass spectrometry, MS/MS） tandem mass spectrometry, MS/MS（タンデム質量分析） の断片スペクトル fragment spectrum 断片スペクトル（fragment spectrum） fragment spectrum（断片スペクトル） をデータベースと照合して同定する。ピーク強度や同位体 isotope 同位体（isotope） isotope（同位体） 標識、内部標準を用いれば相対・絶対定量absolute quantification 絶対定量（absolute quantification）absolute quantification（絶対定量） もできるが、前処理、欠測、同定誤り率、バッチ効果の管理が必要である。¹

この解析の前段ではESIまたはMALDIで分子をイオン化 ionization イオン化（ionization） ionization（イオン化） し、TOFなどの質量分析器 mass analyzer 質量分析器（mass analyzer） mass analyzer（質量分析器） で分離する。

診断・スクリーニングへの応用

新生児マススクリーニングnewborn mass screening 新生児マススクリーニング（newborn mass screening）newborn mass screening（新生児マススクリーニング） では、MS/MSによりアミノ酸やアシルカルニチン acylcarnitine アシルカルニチン（acylcarnitine） acylcarnitine（アシルカルニチン） を一斉測定し、代謝異常の候補を抽出する。臨床微生物検査ではMALDI-TOFによるスペクトルパターンを参照データベースと比較し、培養した微生物の同定を補助できる。

iKnifeによる術中判別

iKnifeは、電気手術electrosurgery 電気手術（electrosurgery）electrosurgery（電気手術） で生じるエアロゾル aerosol エアロゾル（aerosol） aerosol（エアロゾル） をリアルタイムに質量分析 mass spectrometry 質量分析（mass spectrometry） mass spectrometry（質量分析） し、主に脂質プロファイル lipid profile 脂質プロファイル（lipid profile） lipid profile（脂質プロファイル） を学習済み参照データと比較する。切離中の組織分類を迅速に支援する技術であり、病理診断pathological diagnosis 病理診断（pathological diagnosis）pathological diagnosis（病理診断） を単独で置き換えるものではない。²

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electrosurgery'>電気手術</span>で組織<span class='jp-term jp-term-diagram' title='aerosol'>エアロゾル</span>発生"] --> B["吸引して<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ionization'>イオン化</span>"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mass spectrum'>質量スペクトル</span>を取得"]
  C --> D["検証済み参照データと比較"]
  D --> E["術中の組織判別を支援"]

臨床解釈と品質管理

スペクトル一致だけで診断は確定しない。試料採取sample collection試料採取（sample collection）sample collection（試料採取）・前処理、内部標準、装置校正 proofreading校正（proofreading） proofreading（校正）、データベースの代表性、判定閾値、偽陽性・偽陰性を含む分析系全体の検証が必要である。

まとめ

• MS/MSの断片スペクトル fragment spectrum 断片スペクトル（fragment spectrum） fragment spectrum（断片スペクトル） は、タンパク質や代謝物の同定・定量に使われる。
• 新生児スクリーニングnewborn screening新生児スクリーニング（newborn screening）newborn screening（新生児スクリーニング）、微生物同定、iKnifeは入力試料と判定目的が異なる。
• 臨床利用には前処理・校正proofreading校正（proofreading）proofreading（校正）・参照データ・判定性能を含む品質管理 quality control 品質管理（quality control） quality control（品質管理） が不可欠である。