Příprava vzorků, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceAgilent Technologies
Význam tématu
Automatizace přípravy vzorků pro LC/MS hraje klíčovou roli v proteomice, neboť umožňuje zvýšení propustnosti, snížení variability a omezení potřeby manuální práce. U sofistikovaných vícefázových postupů, zahrnujících štěpení proteinů, desalting a frakcionaci, je reproducibilita kritická vzhledem k vysoké citlivosti moderních analyzátorů. Platforma AssayMAP Bravo přináší uživatelsky přívětivé prostředí, které umožňuje vývoj i škálování komplexních workflow bez nutnosti hlubokých znalostí v oblasti automatizace.
Cíle a přehled studie
Cílem aplikace bylo předvést komplexní LC/MS workflow pro „shotgun“ proteomiku s využitím AssayMAP Bravo: in-solution štěpení proteinů, reverzní fáze (C18) pro čištění peptidů a silně kationtovou výměnu (SCX) pro frakcionaci. Jako modelový vzorek posloužil lyofilizovaný E. coli proteinový lyzát. Studie měřila počet identifikovaných peptidů, účinnost frakcionace a reprodukovatelnost mezi dny i paralelními replikáty.
Použitá metodika a instrumentace
- Automatizace: Agilent AssayMAP Bravo s 96-syringovou hlavou, cartridges C18, SCX a Resin-Free
- Frakcionace SCX: kroková eluce buď zvyšující se koncentrací KCl (30–350 mM) nebo zvyšující se hodnotou pH (3,5 až 9,5)
- Reverzní fáze: AssayMAP C18 pro desalting
- Štěpení proteinů: in-solution digesce trypsinem při 37 °C
- LC/MS: Agilent 1290 Infinity II LC s columna AdvanceBio Peptide Mapping C18 (2,1 × 250 mm, 2,7 µm), Agilent 6550 iFunnel Q-TOF, Dual Jet Stream ionizace
- Data processing: MassHunter, Spectrum Mill, Morpheus a vlastní skripty
Hlavní výsledky a diskuse
Workflow dosáhlo identifikace více než 15 000 unikátních peptidů na vzorek (100 µg proteinového lyzátu) za podmínek 1% FDR. Pomocí frakcionace podle iontové síly bylo v 6 frakcích průměrně 67,1 % peptidů zanořeno exkluzivně v jedné frakci, v případě frakcionace podle pH to bylo 64,2 %. Porovnání s nefrakcionovaným vzorkem ukázalo téměř dvojnásobný nárůst počtu distinct peptidů (7 678 vs ~15 000). Významná byla i vysoká reprodukovatelnost: CV plochy vybraných peptidů < 8 % a odchylky m/z < 8 ppm bez interních standardů. Trendy eluce (zvyšující se počet bazických zbytků i odhadované pI) odpovídají teoretickým predikcím.
Přínosy a praktické využití metody
- Kompletní on-deck automatizace minimálně náročného na zásahy operátora
- Škálovatelné workflow od několika desítek až po stovky vzorků denně
- Flexibilní protokoly umožňují změnu klíčových parametrů (objemů, pH, složení pufrů)
- Vysoká reprodukovatelnost a preciznost kroků vede k lepší robustnosti dat
- Zvýšení proteomické pokrytí díky efektivní frakcionaci
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další rozšiřování automatizovaných platforem o moduly pro další typy selektivních extrakcí (aniontová výměna, HILIC), akcelerace vývoje assay pomocí integračního softwaru a pokročilých algoritmů pro návrh protokolů. Kombinace s AI-návrhem optimálních podmínek by mohla zkrátit dobu vývoje metod a zvýšit reprodukovatelnost mezi laboratořemi. Platforma AssayMAP Bravo se tak stává základem pro robustní a škálovatelnou proteomickou přípravu vzorků ve výzkumu i kvalitativní kontrole.
Závěr
Prezentované workflow demonstruje, že multistep automatizace přípravy vzorků pro LC/MS lze plně realizovat na platformě AssayMAP Bravo. Efektivní in-solution štěpení, desalting a SCX frakcionace vedly k rozsáhlé identifikaci peptidů s vysokou reprodukovatelností. Kroková frakcionace podle iontové síly i pH významně rozšiřuje proteomické pokrytí a zvyšuje citlivost detekce nízkoodstupňových proteinů. Díky modulárnímu softwarovému rozhraní a flexibilitě protokolů mohou uživatelé rychle optimalizovat nové assay a následně je bezproblémově škálovat.
Reference
- Alpert A.J., Andrews P.C. Cation-exchange chromatography of peptides on poly(2-sulfoethyl aspartamide)-silica. J. Chromatogr. 1988, 443, 85–96
- Dai J. a kol. Proteomic analysis with integrated multiple dimensional liquid chromatography/mass spectrometry based on elution of ion exchange column using pH steps. Anal. Chem. 2005, 77(18), 5793–5799
- Wenger C.D., Coon J.J. A proteomics search algorithm specifically designed for high-resolution tandem mass spectra. J. Proteome Res. 2013
- Lehninger A.L. Principles of Biochemistry. Worth Publishers, New York, 1982
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.