Application of LipidQuan to the Study of Prostate Cancer and the Response to Various Treatment Therapies

Význam tématu

Analýza lipidů hraje klíčovou roli při identifikaci biochemických změn souvisejících s rakovinou prostaty, kde běžně používaná hladina PSA nepřináší dostatečnou specifitu pro rozlišení stádií onemocnění či reakce na terapii.
Vysoce selektivní a kvantitativní metody umožňují zlepšit diagnostiku, prognózu a monitorování léčby prostřednictvím cíleného sledování specifických lipidových biomarkerů.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo implementovat platformu LipidQuan pro vyvinutí rychlé a robustní metody cílené kvantifikace klíčových lipidů v séru pacientů s různými stádiími rakoviny prostaty a různými léčebnými režimy.
V rámci pilotní studie bylo zkoumáno 42 vzorků v sedmi fenotypových skupinách (aktivní sledování, hormonální terapie, brachyterapie, prostat‐ ektomie a zdraví kontrolní jedinci).

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Polární chromatografie HILIC s gradientem 95:5→20:80 acetonitril–voda s 10 mM acetátů.
• Polaritní přepínání ESI (+/-) pro monitorování 39 endogenních lipidů ze tříd Cer, LPE, LPI, PG, PI a SM.
• Cílené MRM přechody s využitím dvou fragmentů mastných acylů pro zvýšení specificity u fosfolipidů.

Instrumentace:

• UPLC systém ACQUITY Premier I-Class Flow Through Needle
• Kolona ACQUITY Premier UPLC BEH Amide 2.1×100 mm, 1.7 µm, 45 °C
• Triplovétočkový MS detektor Xevo TQ-XS
• Softwarové nástroje TargetLynx a Skyline pro zpracování a vizualizaci dat

Příprava vzorků:
Proteinová precipitace a extrakce v IPA/ACN (1:2) s deuterovanými vnitřními standardy, centrifugace při 3000 g a analýza supernatantu na LC-MS.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala:

• Lineární dynamický rozsah přes tři řády (koncentrace od 5 do 423 750 ng/mL), R² mezi 0,985–0,996.
• Přesnost a preciznost s CV < 15 % pro QC vzorky napříč analýzou.
• Redukci isomerických a izobarických interferencí díky HILIC chromatografii a polaritnímu přepínání.

Klíčové lipidy odlišně exprimované u pacientů na hormonální terapii oproti kontrolám:

• LPE(20:3): vyšší koncentrace u hormonální terapie (146,5 ng/mL vs. 79,7 ng/mL).
• LPE(P-16:0) a LPE(P-18:1): významné navýšení exprimovaných hladin v negativním režimu.

Přínosy a praktické využití metody

Platforma LipidQuan zkracuje vývoj metod díky knihovně Quanpedia s předpřipravenými MRM metodami pro více než 2000 lipidů a minimalizuje chyby při tvorbě metody.
Rychlé zpracování dat a flexibilita ve využití komerčních i open-source nástrojů rozšiřují využitelnost metody v akademickém i průmyslovém prostředí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace lipidomiky s proteomikou a dalšími omickými přístupy pro komplexní biomarkerové studie.
• Validace rozšířených panelů lipidů v rozsáhlých klinických kohortách pro podporu personalizované medicíny.
• Automatizace přípravy vzorků a vysokopropustné platformy pro velké populační studie.

Závěr

Studie potvrdila, že LipidQuan je rychlá, robustní a citlivá metoda pro cílenou kvantifikaci lipidů v séru pacientů s rakovinou prostaty.
Metoda nabízí vysokou reprodukovatelnost, minimalizaci transkripčních chyb díky Quanpedia a výbornou propustnost analýzy.

Reference

1. Worldwide cancer statistics. Cancer Res. UK (2021).
2. Drabovich A.P. et al. Multi-Omics Biomarker Pipeline Reveals Elevated Levels… Mol. Cell. Proteomics 18, 1807–1823 (2019).
3. Lloyd-Price J. et al. Multi-Omics of the Gut Microbial Ecosystem in Inflammatory Bowel Diseases. Nat. 569, 655–662 (2019).
4. Zhou X. et al. Identification of Plasma Lipid Biomarkers for Prostate Cancer by Lipidomics and Bioinformatics. PLoS One 7, e (2012).
5. Perrotti F. et al. Advances in Lipidomics for Cancer Biomarkers Discovery. Int. J. Mol. Sci. 17 (2016).
6. Isaac G. et al. LipidQuan for Comprehensive and High-Throughput HILIC-Based LC-MS/MS Targeted Lipid Quantitation. Waters App. Note 720006402EN (2018).
7. Chong J., Wishart D.S., Xia J. Using MetaboAnalyst 4.0 for Comprehensive and Integrative Metabolomics Data Analysis. Curr. Protocols Bioinformatics 68, e86 (2019).