Utilisation of Ion Mobility Enabled Collisional Cross Section Measurements for the Comparison of Metabolites across Differing Chromatographic Methods

Význam tématu

Metabolitické profilování je nezbytné pro pochopení osudu léčiv v organismu. V raných fázích vývoje se pro rychlou identifikaci používají UPLC metody, zatímco pro analýzu radioaktivních vzorků je díky citlivosti radiodetekce preferována HPLC. Schopnost srovnávat a korelovat identické metabolity, včetně izomerů, napříč odlišnými chromatografickými systémy výrazně usnadňuje interpretaci dat, snižuje potřebu opakovaných analýz a zrychluje vývojové cykly farmaceutických studií. Ion mobility spectrometrie (IMS) s přesným měřením kolizních průřezů (CCS) nabízí řešení pro diskriminaci strukturálních izomerů a propojování výsledků z různých metod.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit, zda IMS umožní jednoznačně porovnat a spárovat metabolity nefazodonu získané pomocí UPLC a HPLC. Autoři testovali, zda přesné CCS hodnoty doplněné o accurate mass a fragmentační data dovolí identifikovat izomerní formy, které by bez IMS nebylo možné přiřadit napříč oběma chromatografickými přístupy.

Použitá metodika a instrumentace

Experimentální postup zahrnoval inkubaci nefazodonu s kryoprezervovanými hepatocyty potkana a člověka, extrakci acetonitrilem a následné sloučení supernatantů pro komplexní matrix. Analýzy probíhaly dvěma způsoby:

• UPLC/MS: Waters Acquity UPLC se sorbentem HSS T3 C18 (2.1×50 mm, 1.8 μm), mobilní fáze 0.1 % kyselina mravenčí/ACN, tok 650 μL·min⁻¹, teplota 40 °C.
• HPLC/MS: Agilent Eclipse Plus Hexyl Phenyl (4.6×100 mm, 3.5 μm), mobilní fáze 25 mM mravenčan amonný pH 4,0/ACN, tok 1000 μL·min⁻¹, teplota 40 °C.

Obě sestavy byly doplněny IMS-QTof platformou Waters Vion s HDMSE nekontrolovaným scanem. Pro výpočet CCS byly využity kalibrované driftové experimenty a software UNIFI. Každá metoda byla ověřena pětinásobnou injekcí testovacího vzorku k posouzení opakovatelnosti měření.

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo detekováno celkem 29 metabolitů nefazodonu. Z nich se pomocí kombinace accurate mass a CCS podařilo korelovat 19 sloučenin napříč oběma chromatografiemi. Měření CCS vykázala vysokou přesnost (RSD 0,05–0,42 %) a shodu mezi metodami do rozdílu menšího než 0,5 %. IMS umožnilo:

• Rozlišení izomerických forem u metabolitů například s přídavkem kyslíku či glukuronidace, kde eluační časy nestačily.
• Identifikaci isomerů, které nebyly simultánně detekovány na obou systémech, díky charakteristickým CCS hodnotám.
• Čistší spektroskopické záznamy po aplikaci driftové časové alignment, kdy pozadí bylo výrazně potlačeno.

Fragmentační vzorce a eluační profily doplnily IMS data u případů, kde rozdíly v CCS mezi isomery byly velmi malé (1–2 Ų).

Přínosy a praktické využití metody

Integrace IMS-CCS do standardních workflow metabolitické identifikace nabízí následující výhody:

• Eliminace nutnosti opakovaných analýz vzorků při změnách chromatografie.
• Možnost paralelního mapování metabolitů mezi HPLC a UPLC výsledky.
• Zvýšení spolehlivosti a jistoty při přiřazování izomerických struktur.

Pro farmaceutický výzkum to znamená úsporu času a nákladů při vývoji léčiv.

Budoucí trendy a možnosti využití

IMS-CCS se jeví jako perspektivní nástroj v rámci širokého spektra aplikací:

• Rozšíření do klinických studií pro sledování metabolitů in vivo.
• Automatizované softwarové platformy pro real-time přiřazování CCS v komplexních maticích.
• Spojení s dalšími technikami (iontová rezonance, NMR) pro hlubší charakterizaci struktur.

Závěr

Výsledky ukazují, že ion mobility měření kolizních průřezů je reproducibilní a nezávislé na chromatografických podmínkách. IMS významně zlepšuje schopnost korelovat metabolity napříč různými analytickými metodami, čímž pomáhá zrychlit a zefektivnit vývojové studie lékového metabolismu.

Reference

• Holdsworth C., Clayton R., Robinson H., Lord-Mears C., Kendrick J. Utilisation of Ion Mobility Enabled Collisional Cross Section Measurements for the Comparison of Metabolites across Differing Chromatographic Methods. Covance Laboratories Ltd., 2016.