Comprehending COVID-19: Application of UniSpray and Electrospray Ionization for the Detection of Proteolytic Digested SARS-CoV-2 Proteins

Význam tématu

Detekce virových proteinů SARS-CoV-2 pomocí LC-MS představuje důležitý doplněk ke klasickým PCR testům. Cílená detekce tryptických peptidů hlavních virových proteinů Spike a Nucleoprotein umožňuje kvantifikovat virovou zátěž v klinických vzorcích, což podporuje spolehlivou diagnostiku a sledování průběhu onemocnění COVID-19.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl porovnat dvě ionizační techniky, UniSpray a konvenční Electrospray (ESI), při detekci vybraných tryptických peptidů SARS-CoV-2 pomocí MRM na hmotnostním spektrometru Xevo TQ-XS. Testuje se dynamický rozsah, citlivost a selektivita obou přístupů v matrici nasofaryngeálních tamponů uchovaných v Universal Transport Medium (UTM).

Použitá instrumentace

• LC systém ACQUITY UPLC I-Class PLUS
• Kolona ACQUITY PREMIER Peptide BEH C18 300 Å, 2,1 mm × 50 mm, 1,7 µm
• Mass spektrometr Xevo TQ-XS s ionizačními zdroji UniSpray a ESI
• Software MassLynx a TargetLynx

Použitá metodika

Rekombinantní virové proteiny SPIKE a NCAP byly podrobeny společné štěpící proceduře Tyrpsin-LysC a následně lyofilizované peptidy rozpuštěné v UTM matrici. Rozpouštědlo: 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě (A) a acetonitrilu (B). Gradient 5–85 % B během 7 minut. Analýza v režimu MRM, optimalizované kolizní a kónické napětí, měření dvou přechodů na peptid.

Hlavní výsledky a diskuse

UniSpray oproti ESI prokázal v průměru 2,5násobné zlepšení poměru signál/šum a až 4násobné zvýšení plošného signálu pro vybrané peptidy. U peptidu ADETQALPQR to umožnilo rozšířit kvantifikační rozsah o jednu nižší množstevní úroveň bez ztráty lineární závislosti. Analýza skupiny peptidů odhalila komplementární výkon obou ionizací – u některých peptidů lepší výkon UniSpray, u jiných ESI.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivě detekovat a kvantifikovat klíčové SARS-CoV-2 proteiny v klinických vzorcích. Díky rozšířenému dynamickému rozsahu a vyššímu poměru signál/šum lze zlepšit citlivost analýzy virové zátěže v nasofaryngeálních tamponových vzorcích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj multiplexních MRM metod zahrnujících širší panel virových peptidů, využití dalších pokročilých ionizačních technik a automatizace workflow. Metoda by mohla být integrována do klinických laboratoří pro kvantitativní sledování virové zátěže a hodnocení účinnosti antivirových terapií.

Závěr

Porovnání UniSpray a ESI na Xevo TQ-XS potvrdilo, že obě techniky jsou komplementární při detekci proteolytických peptidů SARS-CoV-2. UniSpray přináší výraznější signál a širší kvantifikační rozsah, což umožňuje cílenou volbu nejvhodnějších peptidů pro robustní virologickou analýzu.

Reference

• WHO Laboratory Testing for 2019 Novel Coronavirus (2019-nCoV) in Suspected Human Cases. Interim Guidance. Jan 17, 2020.
• Subbaraman N. Coronavirus Tests: Researchers Chase New Diagnostics to Fight the Pandemic. Nature. 2020 Mar 23; doi:10.1038/d41586-020-00827-6.
• Dhaenens M. et al. A Universally Adoptable Corona Multiple Reaction Monitoring Assay. YouTube. 2020.
• Bongaerts J. et al. A Comparative Study of UniSpray and Electrospray Sources for the Ionization of Neuropeptides in Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry. J Chromatogr A. 2020;1628:461462.