Rapid Qualitative Analysis and Absolute Quantification of Plasma Proteins Using SONAR with Biognosys PQ500 for Proteomic Clinical Research Studies

Význam tématu

Proteomická analýza lidské plazmy je klíčová pro identifikaci biomarkerů a pochopení patofyziologie onemocnění. Rychlá a přesná kvantifikace proteomů s vysokým průtokem vzorků usnadňuje klinický výzkum na velkých kohortách pacientů a zlepšuje diagnostické i prognostické aplikace.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit využitelnost metody SONAR ve spojení s komerčním panelem stabilně značených peptidů Biognosys PQ500 pro absolutní kvantifikaci plazmatických proteinů. Autoři testovali workflow na vzorcích kontrol, pacientů s CHOPN a astmatem, a porovnávali dlouhé (45 min) a krátké (15 min) chromatografické gradienty.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky lidské plazmy byly redukovány, alkylovány a trypticky štěpeny. Před analýzou byly seskupeny podle skupiny (kontrola, CHOPN, astma) a obohaceny o PQ500 stabilně značené peptidy. Separace probíhala na ACQUITY UPLC M-Class systému s kolonkou Peptide CSH C18. Analýza MS/MS byla prováděna na přístroji Xevo G2-XS QTof v režimu SONAR, kdy se rychle skenující kvadrupól střídavě nastavuje na nízkou a zvýšenou kolizní energii.

Použitá instrumentace:

• ACQUITY UPLC M-Class System
• Peptide CSH C18, 130 Å, 1,7 µm, 300 µm × 100 mm
• Xevo G2-XS QTof
• Spectronaut Pulsar X (Biognosys AG)
• Progenesis QI for Proteomics (Waters)
• MetaboAnalyst

Hlavní výsledky a diskuse

SONAR umožnil identifikovat 347 proteinů při 45 min gradientu a 218 proteinů při 15 min gradientu. PCA a hierarchická analýza potvrzují jasné rozdělení kontrol, CHOPN a astmatických vzorků bez ohledu na délku gradientu. Kvantitativní přesnost byla udržena na průměru 6 % CV v obou režimech. Díky vysoké selektivitě metody se minimalizovalo rušení koelutujícími peptidy a umožnila se detekce proteinů v dynamickém rozsahu přesahujícím čtyři řády.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká průchodnost: rychlá analýza až 15 min gradientů
  
• Absolutní kvantifikace proteinů na základě PQ500 panelu
  
• Vysoká kvantitativní přesnost (CV ~6 %) pro technické replikáty
  
• Cílené i nekílené proteomické studie pro klinický výzkum
• Možnost aplikace na rozsáhlé kohorty pacientů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření SONAR přístupu v multiplexních klinických studiích a integrace s kapalinovou chromatografií vyšších průtoků. Další vývoj by mohl zahrnovat rozšířené panely značených peptidů a automatizaci přípravy vzorků. Kombinace datové nezávislé akvizice a strojového učení pro zpracování výsledků dále zefektivní identifikaci biomarkerů.

Závěr

Studie prokázala, že metodu SONAR ve spojení s PQ500 lze rutinně implementovat pro rychlou, přesnou a absolutní kvantifikaci plazmatických proteinů. Metoda nabízí vysokou průchodnost i selektivitu, což ji činí vhodnou pro klinické proteomické výzkumy zaměřené na velké soubory vzorků.

Reference

1. Chong J. et al. MetaboAnalyst 4.0: Towards More Transparent and Integrative Metabolomics Analysis. Nucleic Acids Res. 2018.
2. Gethings LA. et al. Lipid Profiling of Complex Biological Mixtures by LC-MS Using a Novel Scanning Quadrupole DIA Strategy. Rapid Commun Mass Spectrom. 2017;31(19):1599–1606.
3. Moseley AM. et al. Scanning Quadrupole DIA, Part A: Qualitative and Quantitative Characterization. J Proteome Res. 2018;17(2):770–779.