EVALUATION OF SEMI-TARGETED AND NON-TARGETED (‘DISCOVERY’) SCREENING TOOLS

Význam tématu

V oblasti toxikologického screeningu představuje neustálý příliv nových psychoaktivních látek významnou analytickou výzvu. Kombinace vysokorozlišující hmotnostní spektrometrie a sofistikovaného softwaru umožňuje rychlou identifikaci známých i neočekávaných látek v biologických matricích. Metody semi-cílené a neřízené (discovery) analýzy rozšiřují možnosti standardních cílených protokolů a zvyšují pružnost laboratorní práce.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotila tři přístupy ke screeningové analýze postmortálních krevních vzorků: klasickou cílenou analýzu, semi-cílenou analýzu založenou na automatické in silico fragmentaci struktur (Molfile) a plně neřízenou „Discovery“ analýzu s internetovým vyhledáváním. Cíl spočíval v porovnání jejich výkonnosti při detekci a potvrzení více než 1300 referenčních i nově vznikajících látek.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: 17 postmortálních krevních vzorků.
Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class.
Spektrometrie: XEVO G2-XS QTOF s módem TOF-MSE (náběhová nízká a vysoká energie fragmentace).
Software: UNIFI informatics s integrovanou toxikologickou knihovnou (přes 1300 látek).
Workflow:

• I. Cílená analýza – porovnání s knihovnou na základě retence, přesné hmotnosti a diagnostických fragmentů.
• II. Semi-cílená analýza – automatická in silico fragmentace Molfile struktur pro ověření fragmentů v reálných datech.
• III. Neřízená Discovery analýza – generování elementárních vzorců, online vyhledávání v databázích a in silico fragmentace kandidátů.

Hlavní výsledky a diskuse

Cílená analýza odhalila 138 detekcí z 74 toxikologicky relevantních látek, z nichž 92,7 % splnilo kritéria pozitivní identifikace (minimálně jeden diagnostický fragment). Semi-cílená metoda potvrdila 88 % původních nálezů a přidala další tři látky, čímž prokázala schopnost ověřit látky bez dostupného referenčního standardu. Neřízená Discovery analýza zvládla zpětně potvrdit 85 % cílených identifikací a nabídla širší spektrum hypotetických kandidátů díky in silico fragmentaci a internetovým knihovnám.

Přínosy a praktické využití metody

Integrace semi-cílených a neřízených postupů do rutinního workflow umožňuje:

• rychlejší zavádění nových drog do knihovny bez čekání na standardní materiály,
• vysokou specifitu potvrzovacích fragmentů generovaných automaticky,
• retrospektivní analýzu již získaných dat pro zpětné hledání nových látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření veřejných online databází a zlepšení algoritmů pro predikci fragmentace. Implementace umělé inteligence pro automatizované vyhodnocení složitých vzorců a progrese v oblasti ionizačních technik povede k dalšímu zvýšení citlivosti a selektivity toxikologického screeningu.

Závěr

Studie demonstrovala, že kombinace cílené, semi-cílené a neřízené analýzy s vysokorozlišující MS a pokročilým softwarovým zpracováním významně zlepšuje efektivitu a flexibilitu toxikologického screeningu. Semi-cílený přístup zejména umožňuje rychlé rozšíření knihoven o nové látky bez čekání na referenční materiály.

Reference

1. Wood M, Rosano TG. Evaluation of semi-targeted and non-targeted (‘Discovery’) screening tools. Waters Corporation, Wilmslow, UK; Albany Medical Center Hospital and College, NY, USA.