GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap
ZaměřeníForenzní analýza a toxikologie, Metabolomika
VýrobceThermo 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.