Harness the power of metabolomics

Význam tématu

Metabolomika nabízí detailní pohled na malé molekuly v biologických systémech a je klíčová pro pochopení patofyziologie, biomarkerů a vývoje nových terapií. Využití pokročilých LC MS a GC MS technik spolu s inteligentní akvizicí dat a rozsáhlými knihovnami spekter zvyšuje spolehlivost identifikace a kvantifikace metabolitů v široké škále aplikací od lidského zdraví až po zemědělství.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo představit kompletní produktovou řadu Thermo Scientific pro metabolomiku, která kombinuje vysoce citlivé Orbitrap LC MS a GC MS přístroje s inteligentními datovými proudy, výkonným zpracováním signálu a bohatými knihovnami spekter. Studie demonstrovala výhody vysoké rozlišovací schopnosti, přesnosti měrné hmotnosti a automatizovaných akvizičních protokolů v cílených, polocílených a necílených experimentech.

Použitá metodika a instrumentace

Pečeť celého pracovního postupu vytvořily tyto přístroje a software:

• Orbitrap Exploris 240, Orbitrap ID X Tribrid a Orbitrap Exploris GC 240
• Thermo Scientific EASY IC vnitřní kalibrace
• Vanquish Duo a Vanquish UHPLC systémy
• TSQ Altis triple kvadrupólový MS
• TriPlus RSH autosampler
• Software TraceFinder, Compound Discoverer, LipidSearch a Mass Frontier
• Knihovny mzCloud a mzVault
• Webová platforma Almanac a aplikace Data Acquisition a Data Processing

Hlavní výsledky a diskuse

Subppm přesnost měrné hmotnosti a rozlišení až 240 000 umožnily spolehlivou identifikaci izotopových struktur i ve složitých vzorcích. Inteligentní akviziční workflow AcquireX zvýšilo pokrytí fragmentačními spektry na 78 procent, oproti 33 procentům u tradiční DDA. Polocílené metody spojily profily neznámých molekul s kvantifikací známých metabolitů v jediné injekci. Cílené lipidomické analýzy pomocí vysokého rozlišení uchovaly selektivitu a citlivost, zatímco triple kvadrupólový SRM přístup zabezpečil limit detekce v pg/ml oblasti pro lipidové mediátory. GC MS ve spojení s vysokým rozlišením rozšířilo pokrytí o volatilní a sekundární metabolity.

• Robustní kvalita dat díky interním standardům a opakovaným QC injekcím
• Stability retence pod 1 procentem CV v RP i HILIC módu
• Identifikace neznámých či neočekávaných metabolitů pomocí FISh, substrukturálních stromů a in silico predikce
• SIL workflow s přesnou determi-nací izotopologů

Přínosy a praktické využití metody

Popisované řešení zajišťuje:

• Rychlé přechody od akvizice ke spolehlivé identifikaci a statistickému zpracování
• Minimální manuální nastavení díky šablonám metod
• Vysokou reprodukovatelnost a datovou integritu pro velké kohorty
• Možnost simultánní analýzy cílených a necílených molekul ve středně vysokém throughputu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj umělé inteligence a strojového učení v anotaci spekter, rozšíření knihoven o stabilní izotopové vzory, integrace multi omických dat a online monitorování procesů v reálném čase. Dále poroste poptávka po automatizovaných komplexních pracovních postupech pro personalizovanou medicínu a environmentální monitoring.

Závěr

Thermo Scientific poskytuje kompletní ekosystém pro metabolomiku spojující špičkové Orbitrap přístroje s inteligentní akvizicí a robustním softwarem. To umožňuje vědcům dosáhnout maximální citlivostí, selektivitou a kvalitou dat, urychluje identifikaci metabolitů a otevírá nové možnosti aplikací v biologii, medicíně i průmyslu.