Effect of SONAR Quadrupole Window Size on LC-MS Sensitivity and Selectivity

Význam tématu

Lipidy a malé molekuly ve složitých biologických vzorcích vyžadují precizní separaci a fragmentaci pro spolehlivou identifikaci a kvantifikaci.
Metoda SONAR DIA s rychle skenujícím kvadrupólem umožňuje dosáhnout vyšší selektivity bez výrazné ztráty citlivosti, což je klíčové pro objevení nových biomarkerů a kvalitativní i kvantitativní analýzy v oblasti omiky.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo porovnat vliv šířky kvadrupólového filtru (10–35 Da) v režimu SONAR DIA na citlivost a selektivitu při lipidomické analýze lidské séra.
Analýza proběhla ve srovnání s klasickým neřízeným režimem MSE a plným skenem TOF (100–1000 Da).

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class se 15min gradientem na reversní fázi.
• Spektrometrie: Xevo G2-XS QTof v pozitivním ionizačním módu.
• Akvizice dat: SONAR DIA s proměnnou šířkou okna 10–35 Da, porovnání s režimy MSE a full scan MS.
• Zpracování dat: Progenesis QI Software sloužící k extrakci nízkoenergetických (MS1) a vysokoenergetických (MS2) signálů a vyhledání v databázi.

Hlavní výsledky a diskuse

• Režim MSE dosáhl nejvyššího celkového iontového signálu (TIC) 1,73×10^6.
• SONAR s 10 Da oknem poskytl TIC 2,94×10^4 a se 35 Da oknem 9,79×10^4.
• Sraz signálu k šumu (S/N) u SONAR 10 Da dosáhl ~1013 a u 35 Da ~1529, přičemž relativně k MSE to bylo 0,3 a 0,4.
• Zúžení okna na 10 Da vedlo k lepší separaci fragmentů, čistším spektrogramům a vyšší efektivitě vyhledávání v knihovně.
• Redukce citlivosti byla kompenzována výrazným snížením šumu díky selektivnímu průchodu iontů kvadrupólem.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená selektivita fragmentačních spekter usnadňuje přesné párování s databázovými záznamy.
• Vhodné pro rozsáhlé omické studie, kde je třeba vysoká propustnost a spolehlivost výsledků.
• Možnost optimalizace šířky okna dle požadavků citlivosti a rozlišení, flexibilita ve výzkumných i QA/QC aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s algoritmy strojového učení pro automatickou optimalizaci okna a zpracování dat.
• Aplikace do dalších omických platforem (proteomika, metabolomika, glykomika) s požadavkem na vysokou selektivitu.
• Vývoj rychlejších kvadrupólových skenů a kombinovaných instrumentací pro širší rozsahy hmotností a vyšší rozlišení.

Závěr

Studie prokázala, že optimální šířka SONAR kvadrupólového okna 10 Da poskytuje nejlepší poměr selektivity versus citlivosti pro lipidomické analýzy.
Metoda umožňuje zřetelnější fragmentační spektra a spolehlivou detekci i kvantifikaci složitých biologických vzorků, což je klíčové pro pokročilé omické aplikace.

Reference

1. Wrona M. et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2005, 19, 2597–2602.
2. Hopfgartner G., Tonoli D., Varesio E. Anal. Bioanal. Chem. 2012, 402, 2587–2596.
3. Gethings L.A. et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2017, 31, 1599–1606.