Untargeted Metabolomics Using Orbitrap-Based GC-MS

Aplikace | 2016 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap
Zaměření
Forenzní analýza a toxikologie, Metabolomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Metabolomika zaměřená na neřízenou detekci malých molekul poskytuje hluboký vhled do biochemických změn v organismu. Ve forenzních aplikacích je klíčová pro přesné stanovení doby úmrtí na základě změn koncentrací metabolitů v tkáních.

Cíle a přehled studie


Studie si kladla za cíl vyvinout a optimalizovat komplexní workflow pro neřízenou metabolomiku využívající Orbitrap GC-MS. Jako model byl použit rozklad svalové tkáně krys v časovém intervalu čtyř dnů, s denními odběry vzorků a sledováním změn metabolitového profilu.

Použitá metodika a instrumentace


Analytický postup zahrnoval:
  • Homogenizaci vzorků v poměru chloroform : methanol : voda
  • Derivatizaci oximací s methoxyaminem a silylací s MSTFA + TMCS
  • Separaci pomocí GC TRACE 1310 s kolonkou TraceGOLD TG-5SilMS (15 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
  • Detekci na hmotnostním spektrometru Q Exactive GC hybrid quadrupole-Orbitrap
  • Režim elektronové ionizace full scan 50–750 m/z, rozlišení FWHM 60 000 při m/z 200, hmotnostní přesnost sub-ppm
  • Zpracování dat v MSConvert, XCMS, MzMatch.R, následné univariantní vyhodnocení v IDEOM a multivariantní analýza v SIMCA

Hlavní výsledky a diskuse


V datech bylo detekováno 1193 shluků EI fragmentů, z nichž 272 vykazovalo statisticky významné změny (P < 0,05). Univariantní analýza odhalila časově závislé nárůsty aminokyselin (threonin, aspartát, methionin, glutamin, lysin) a biogenního aminu putrescinu. PLS-DA model jasně oddělil vzorky bez rozkladu od vzorků po 1 – 3 dnech, což potvrzuje potenciál metody pro rozlišení časových stádií post mortem.

Přínosy a praktické využití metody


Navržené workflow poskytuje robustní a vysoce selektivní přístup k neřízené metabolomice v komplexních vzorcích. Vysoké rozlišení, široký dynamický rozsah a přesná kvantifikace otevírají cestu pro forenzní odhad doby úmrtí, klinické metabolomické studie a QA/QC v biotechnologiích.

Budoucí trendy a možnosti využití


Další validace biomarkerů post mortem intervalu, rozšíření workflow o cílené MS/MS analýzy, plná automatizace přípravy vzorků a aplikace metodiky na lidské a jiné biologické matrice rozšíří uplatnění této technologie jak ve forenzní praxi, tak v biomedicínském výzkumu.

Závěr


Použití Orbitrap-based GC-MS v neřízené metabolomice umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci stovek metabolitů v širokém dynamickém rozsahu. Vyvinutý workflow představuje efektivní nástroj pro forenzní stanovení doby úmrtí a pro komplexní biologické aplikace.

Reference


  • ProteoWizard Page. http proteowizard sourceforge net pristupeno 22 4 2015
  • Smith CA Want EJ Tong GC Abagyan R Siuzdak G XCMS Processing Mass Spectrometry Data for Metabolite Profiling Using Nonlinear Peak Alignment Matching and Identification Anal Chem 2006 78 3 779 787
  • Scheltema RA Jankevics A Jansen RC Swertz MA Breitling R PeakML mzMatch File Format Java Library R Library and Tool Chain for Mass Spectrometry Data Analysis Anal Chem 2011 83 7 2786 2793
  • Creek DJ Jankevics A Burgess KEV Breitling R Barrett MP IDEOM an excel interface for analysis of LC MS based metabolomics data Bioinformatics 2012 28 7 1048 1049
  • SIMCA Page Umetrics Website pristupeno 22 4 2015

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Application of GC Orbitrap mass spectrometry for untargeted metabolomics of pathogenic microorganisms
Application of GC Orbitrap mass spectrometry for untargeted metabolomics of pathogenic microorganisms
Understanding synthetic biology using the Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS system and high-resolution, accuratemass metabolomics library for untargeted metabolomics
How can the Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer and Compound Discoverer software lead discovery in metabolomics studies?