Increasing Sensitivity and Minimizing Sample Volume for the Quantification of Therapeutic and Endogenous Cyclic Peptides in Plasma Using ionKey/MS

Význam tématu

Analýza terapeutických a endogenních cyklických peptidů v plasmě je klíčová pro farmakokinetické studie a monitorování biologických léčiv. Vysoká rozmanitost farmakokinetických profilů a nízké koncentrace (pg/mL) v komplexních matricích představují analytickou výzvu. Minimalizace objemu vzorku a zvýšení citlivosti jsou proto zásadní pro pokročilý bioanalytický výzkum.

Cíle a přehled studie

• Vyvinout vysoce citlivou LC-MS/MS metodu s LOQ <1 pg/mL pro desmopresin, vasopresin a oktreotid.
• Snížit požadovaný objem plazmy na 25–100 µL.
• Implementovat mixed-mode µElution SPE pro selektivní extrakci a minimalizaci matrix efektů.
• Využít systém ionKey/MS pro mikrofluidní separaci a optimalizované ionizace.

Použitá instrumentace

• ionKey/MS System s ionKey Source
• ACQUITY UPLC M-Class System
• Xevo TQ-S hmotnostní spektrometr
• iKey Separation Device (HSS T3, 150 µm × 100 mm)
• Oasis WCX 96-well µElution Plate
• MassLynx 4.1 a TargetLynx Software

Použitá metodika

Metoda zahrnovala acidifikaci plazmy (4 % H3PO4), následnou extrakci na mixed-mode SPE ve formátu µElution, eluci 2 × 25 µL 2 % formiátu v 50:50 ACN:H2O, a chromatografii s trap/back-flush strategií na mikrokapilárním iKey HSS T3 sloupci. Detekce probíhala v pozitivním ESI režimu s MRM prekurzory 2+ a specifickými fragmenty (y3 pro desmopresin/vasopresin a fenylalaninový immoniový pro oktreotid).

Hlavní výsledky a diskuse

• Lineární kvantifikace v rozsahu 1–2000 pg/mL (r2 >0,99) pro všechny tři peptidy.
• LOQ ≤1 pg/mL při použití 100 µL plazmy a S:N >10.
• Detekce 2,5 pg/mL z pouhých 25 µL plazmy při injekci ≤10 µL.
• Snížení spotřeby rozpouštědel až 40× oproti klasickým metodám.
• Rychlá extrakce <30 minut bez nutnosti odpařování.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje přesné a citlivé kvantifikace cyklických peptidů s minimem vzorku, což je ideální pro preklinické a klinické studie, kde je materiálu omezeně. Minimalizace matrix interferencí zvyšuje spolehlivost dat, zatímco úspora rozpouštědel snižuje náklady a ekologickou zátěž.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další terapeutické peptidy a biologické makromolekuly.
• Integrace on-line SPE a nano-LC pro další zvýšení citlivosti.
• Automatizované platformy pro vysokoproduktivní screening.
• Využití ve studiu personalizované medicíny a monitoringu biomarkerů.

Závěr

Kombinace mixed-mode µElution SPE a mikrostrukturální ionKey/MS technologie přinesla významný pokrok v citlivosti a šetření vzorku pro kvantifikaci cyklických peptidů v plasmě. Metoda nabízí vysokou selektivitu, rychlost a úspornost a je připravena pro nasazení ve farmakokinetických a bioanalytických aplikacích.

Reference

1. Ewles M, Goodwin L. Bioanalytical approaches to analyzing peptides and proteins by LC-MS/MS. Bioanalysis. 2011;3(12):1379–1397.
2. Jiang Y, Wang J, Wang Y, Du X, Zhang Y, Fawcett JP, Gu J. Determination of long-acting release octreotide in human plasma by LC-MS/MS. Rapid Commun Mass Spectrom. 2007;21:3982–3986.
3. Sidibé J, Varesio E, Hopfgartner G. Quantification of ghrelin and des-acyl ghrelin in human plasma by selected reaction-monitoring LCMS. Bioanalysis. 2014;6(10):1373–1383.
4. Kim MK et al. Development and validation of LC-MS/MS for goserelin in rabbit plasma. J Chromatogr B. 2010;878:2235–2242.
5. Neudert L, Zaugg M, Wood S, Struwe P. High sensitivity dual SPE LC-MS/MS assay for desmopressin in human plasma. Celerion eHistory Poster. 2011.
6. Morin LP et al. Challenges in attaining fg/mL sensitivity for desmopressin in plasma. ASMS 2013 Poster.
7. JHP. Vasopressin Injection US drug insert. 2010.
8. Ferring. Desmopressin US drug insert. 2008.
9. Novartis. Octreotide US drug insert. 1988.