LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceWaters
Význam tématu
V oblasti vývoje peptidových léčiv je klíčové rychle a spolehlivě charakterizovat metabolické dráhy a produkty jejich katabolismu. Začlenění nestandardních aminokyselin, cyklizací a konjugací zvyšuje biologickou stabilitu a účinnost peptidů, ale zároveň komplikuje jejich analytickou identifikaci. Informačně bohatá akvizice dat spojená s výkonným softwarovým zpracováním usnadňuje detailní profilaci ADME parametrů a podporuje rozhodování v raných fázích výzkumu.
Cíle a přehled studie
Studie demonstrovala validní workflow pro rutinní identifikaci metabolit komplexních cyklických peptidů. Metoda kombinuje iontově mobilitní QToF ve spojení s dia režimem HDMSE a cíleným zpracováním dat pomocí softwaru Mass-MetaSite a WebMetabase. Testovacím modelem bylo pět FDA-schválených cyklických peptidů (daptomycin, dalbavancin, oritavancin, anidulafungin, lanreotide) inkubovaných v simulovaném střevním prostředí s chymotrypsinem.
Použitá metodika
In vitro inkubace:
- Koncentrace peptidů: 10 µM v simulované střevní tekutině (SIF)
- Enzymatická lyze: 1000 µg/mL chymotrypsinu, odběry po 0, 5, 15, 120 a 300 minutách
- Quench: 2 objemy ledového acetonitrilu s 1 % kyseliny mravenčí
Akvizice LC-MS:
- LC: ACQUITY H-Class UPLC s kolonkou Peptide BEH C18 (300 Å, 1,7 µm, 2,1 × 100 mm)
- Gradient: 5 – 40–70 % fáze B (acetonitril + 0,1 % FA) za 8 min, průtok 0,4 mL/min, 60 °C
- MS: Vion IMS QTof v HDMSE režimu s inteligentním přístupem k datům (IDC)
Použitá instrumentace
- ACQUITY H-Class UPLC (Waters)
- UPLC Peptide BEH C18 kolona (300 Å, 1,7 µm)
- Vion IMS QTof (iontová mobilita + QToF technologii)
- Softwarové nástroje: UNIFI platforma, Mass-MetaSite (Molecular Discovery), WebMetabase (Waters)
Hlavní výsledky a diskuse
- Iontově mobilitní filtrace významně zlepšila poměr signál/šum a umožnila čisté extrahované iontové chromatogramy (XIC) pro sledování peptidů a jejich metabolitů.
- Inteligentní komprese dat (IDC) vedla až k 70 % redukci velikosti souborů, což urychlilo zpracování, přenos i archivaci.
- Pro každý peptid byly stanoveny rozsahy CCS hodnot a koncentrační pokles po 120 min (turnover): od velmi nízkého (anidulafungin) po střední (daptomycin, lanreotide).
- Hlavní biotransformační dráhy zahrnovaly hydrolytickou štěpení, demethylaci a ztrátu charakteristických zbytků (např. chlorbiphenyl u oritavancinu).
- Případová studie daptomycinu umožnila vizualizovat klastrové závislosti odezvy v čase a definovat struktury čtyř hlavních metabolitů pomocí WebMetabase.
Přínosy a praktické využití metody
Navržené workflow poskytuje integrované řešení pro makromolekulární metabolitickou identifikaci:
- Rychlá a automatizovaná detekce a přiřazení struktur peptidových metabolitů
- Snížení datového zatížení a zrychlené zpracování díky IDC a IMS
- Rozlišení izobarických a matrice přechodů na základě rozdílné iontové mobility
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry rozvoje:
- Propojení strojového učení pro automatizované hodnocení strukturálních hypotéz
- Rozšíření metody na jiné třídy makromolekul (oligonukleotidy, konjugované proteiny)
- Real-time denoising a cloudové platformy pro sdílené pracovní postupy
- Využití vyspělé IMS separace pro ultrasložité biologické vzorky
Závěr
Kombinace iontově mobilitního QTof DIA (HDMSE), inteligentní komprese dat a specializovaného softwaru Mass-MetaSite/WebMetabase představuje efektivní a škálovatelný přístup pro rutinní identifikaci metabolit složitých cyklických peptidů. Workflow zkracuje dobu analýzy, snižuje objem dat a zvyšuje spolehlivost strukturálních interpretací.
Reference
- Wrona M.D. et al. Somatostatin Analogue Catabolite Screening and Identification Using Vion IMS QTof with WebMetabase, 720006586EN, Waters Corporation.
- Radchenko V. et al. Software-aided approach to investigate peptide structure and metabolic susceptibility of amide bonds in peptide drugs based on high resolution mass spectrometry, PLOS One, 2017.
- Mortishire-Smith R. et al. Intelligent Data Capture: Real-Time Noise Reduction for High Resolution Mass Spectrometry, Waters White Paper LITR135023115.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.