Improved Analytical Sensitivity and Chromatographic Peak Shape for the Quantification of TCA Cycle Analytes in Human Plasma using the ACQUITY PREMIER System Solution

Aplikace | 2021 | WatersInstrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


Podrobná analýza metabolitů trikarboxylového cyklu (TCA) v lidské plazmě umožňuje pochopit energetické a regulační procesy v buňkách, podporuje vývoj biomarkerů pro onemocnění a zlepšuje klinickou diagnostiku. Malé, polarizované sloučeniny jsou však náchylné ke kontaktu s kovovými povrchy, což snižuje citlivost a ovlivňuje tvary chromatografických špiček.

Cíle a přehled studie


Cílem bylo vyvinout rychlou a citlivou metodu pro kvantifikaci organických kyselin TCA cyklu v lidské plazmě s jednoduchou mobilní fází, minimalizovat dodatečné úpravy mobile faze a eliminovat interakce kov–analyty.

Použitá metodika


Proteinová precipitace s metanolem, vysoušení a rekonstituce vzorků v vodu. Chromatografická separace je založena na smíšeném aniontově donor-ace chromatografickém módu s jednoduchou mobilní fází 0,1 % kyseliny mravenčí ve vodě a v acetonitrilu. Kvantifikace probíhá metodou tandemové hmotnostní spektrometrie (MRM) v negativním ionizačním módu s použitím stabilně značených vnitřních standardů.

Použitá instrumentace


  • UPLC ACQUITY PREMIER System
  • Kolona ACQUITY PREMIER CSH Phenyl-Hexyl 2.1×100 mm, 1.7 μm
  • Mass spectrometer Xevo TQ-S micro
  • Softwarové balíčky MassLynx v4.2 a TargetLynx
  • Deaktivované vialy Waters Total Recovery

Hlavní výsledky a diskuse


  • MaxPeak HPS technologie významně zvýšila plošné velikosti špiček: isocitrát +41×, citrát +5×, 3-fosfoglycerát >100×.
  • Malát vykázal snížení špičkového roztažení (tailing) o 58 %.
  • Analytická citlivost byla stabilní již od první injekce na novém systému (>100× u citrátu), což odráží minimální potřebu stabilizace aparatury.
  • Kalibrace pro koncentrace 0,033–167 μM byla lineární s vážením 1/x, výsledné hodnoty v plazmě odpovídaly očekávaným koncentracím u zdravých i onkologických vzorků.

Přínosy a praktické využití metody


  • Přímé použití jednoduché mobilní fáze bez komplexních modifikátorů.
  • Vysoká citlivost a ostrý tvar špiček umožňují přesnou a spolehlivou kvantifikaci.
  • Rychlá příprava vzorku a kratší doba analýzy zvyšují propustnost laboratoře.
  • Metoda je vhodná pro výzkum, klinickou analýzu a QA/QC v průmyslové a farmaceutické praxi.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Rozšíření spektra analyzovaných metabolitů a aplikace ve více typech biologických matric.
  • Integrace s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie pro objev neznámých biomarkerů.
  • Automatizace přípravy vzorků a datové zpracování pro zvýšení efektivity.
  • Využití v klinickém prostředí pro monitorování metabolických onemocnění a personalizovanou medicínu.

Závěr


Metoda založená na ACQUITY PREMIER System a MaxPeak HPS technologii nabízí robustní řešení pro kvantifikaci TCA cyklu a souvisejících metabolitů v lidské plazmě bez nutnosti použití silných přísad v mobilní fázi. Výsledkem je zkrácená doba analýzy, vynikající citlivost a reprodukovatelnost, což podporuje širší využití v analytické a klinické praxi.

Reference


  1. Murray RK, Bender DA et al. Harper's Illustrated Biochemistry, 28th ed., McGraw-Hill, 2009.
  2. Martínez-Reyes I, Chandel NS. Mitochondrial TCA Cycle Metabolites Control Physiology and Disease. Nat Commun, 2020;11:1.
  3. Siegel D et al. Challenges in Analysis of Central Carbon Metabolites by LC-MS. J Chromatogr B, 2014;966:21–33.
  4. Gil A et al. Stability of Energy Metabolites in Metabolomics. Electrophoresis, 2015;36(18):2156–2169.
  5. Abrahamson HB et al. Studies of Iron(III) Complexes with Citric Acid. Inorg Chim Acta, 1994;226:117–127.
  6. Sakamaki H et al. Evaluation of Column Hardware for Phosphorylated Compounds. J Chromatogr A, 2015;1381:125–131.
  7. Roberts D, Ruane R, Wilson I. Picolinic Acid as Mobile Phase Additive. J Chromatogr, 1989;471:437–441.
  8. Hsiao JJ et al. Improved LC-MS Methods for Metal-Sensitive Analytes. Anal Chem, 2018;90(15):9457–9464.
  9. Myint K et al. Polar Anionic Metabolome Analysis by Nano-LC-MS. Anal Chem, 2009;81:7766–7772.
  10. Lauber M et al. Low Adsorption UPLC Columns with MaxPeak HPS; Waters White Paper, 2020.
  11. Smith KM, Plumb R, Rainville PD. Separation of TCA Cycle Metabolites and Related Compounds in Human Urine by UPLC-MS/MS. Waters Technology Brief, 2019.
  12. Waters Corporation. Featured Products: ACQUITY PREMIER, Xevo TQ-S micro, MassLynx, TargetLynx.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Improving sensitivity for the quantification of TCA cycle analytes in human plasma by the ACQUITY™ Premier system solution
Ion Pairing Free Mixed-Mode Chromatography for the Separation and Measurement of TCA Cycle Metabolites in Urine Samples of Breast Cancer Patients
MaxPeak Premier Columns - Small Molecule Application Notebook
Improving Sensitivity and Analytical Method Greenness using MaxPeak™ Premier 1.0 mm Internal Diameter Columns