Rapid Phospholipid Characterization Using a Novel Intelligent Workflow on a Tribrid Orbitrap Mass Spectrometer

Význam tématu

Profilování fosfolipidů je klíčové pro biochemický výzkum, klinickou diagnostiku a kontrolu kvality v potravinářství či farmacii. Rychlá a cílená analýza lipidů umožňuje sledovat změny lipidového složení buněk, identifikovat biomarkery onemocnění a optimalizovat výrobní procesy.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo navrhnout inteligentní a komplexní LC/MSn workflow na platformě Tribrid Orbitrap Fusion Lumos, které v jediném běhu zajistí vysokou průchodnost, identifikaci širokého spektra fosfolipidů a současně kvalitní kvantifikaci.

Použitá instrumentace

• HPLC: Thermo Scientific™ Dionex™ UltiMate™ 3000 RSLC
• Kolona: Accucore™ C18 (2,1×150 mm, 2,6 µm) při 45 °C, průtok 260 µL/min
• Mobilní fáze A: acetonitril/voda 60:40, B: IPA/acetonitril 90:10 (10 mM formiát amonný, 0,1 % kyseliny mravenčí)
• MS: Thermo Scientific™ Orbitrap Fusion Lumos Tribrid Mass Spectrometer
• Software: Thermo Scientific™ LipidSearch™ 4.1

Metodika

Vzorek bovinního srdce byl připraven jako lipidový extrakt (2,5 mg/mL), naředěný na 500 ng/µL v IPA/MeOH (1:1), inokulace 2 µL.
LC gradient trval 28 min:

• 0–18 min: rozdělený režim datově dependentního sběru HCD MS2 v pozitivním a negativním módu (střídání polarity)
• 0–18 min: doplňkově po detekci iontu m/z 184,0733 (typický pro PC) spouštěno produktově dependentní CID MS2
• 18–28 min: pozitivní HCD MS2 (Top Speed 1 s cyklus) a produktově dependentní CID MS3 na tři nejsilnější fragmenty při neutralních ztrátách mastných kyselin (Top Speed 2 s cyklus)

Hlavní výsledky a diskuse

Inteligentní workflow porovnané se třemi standardními přístupy (pouze pozitivní, střídané poz./neg., samostatné běhy) identifikovalo nejvíce lipidových molekul ve jediném běhu. Výsledky:

• Kompletní profilování fosfolipidů a triglyceridů s vysokou citlivostí díky kombinaci HCD MS2 a CID MS3
• Bez ztráty citlivosti při zkrácených časech injekce (<1 s) díky jasnějšímu zdroji a segmentovanému kvadrupólu
• Porovnání počtu identifikovaných lipidů: inteligentní workflow ~793 vs. smíšené pozitiv./neg. ~762 vs. samostatné běhy ~633–585

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje dvounásobné zvýšení průchodnosti analýz a zároveň udržuje nebo zlepšuje důvěryhodnost identifikací molekulových lipidů. Využití nalezne v lipidomice, biomarkerové diagnostice, QA/QC v potravinách a farmacii či ve výzkumu metabolických onemocnění.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a integrace s umělou inteligencí pro chytré rozpoznání lipidových vzorců
• Miniaturizace a rychlé screeningové platformy pro klinické či environmentální vzorky
• Rozšíření knihoven fragmentů pro nové lipidové třídy (glykolipidy, sulfolipidy)
• Aplikace v personalizované medicíně a sledování léčebných zásahů

Závěr

Navržené inteligentní LC/MSn workflow na Orbitrap Fusion Lumos poskytuje ve srovnání se standardními režimy nejvyšší počet identifikací a současně udržuje vysokou kvalitu dat. Metoda otevírá cestu k rychlé a spolehlivé analýze lipidů v jediném běhu s dvojnásobnou průchodností.

Reference

• Kiyonami R., Peake D.A., Yokoi Y., Miller K.: Rapid Phospholipid Characterization Using a Novel Intelligent Workflow on a Tribrid Orbitrap Mass Spectrometer. Poster Note 64451, Thermo Fisher Scientific & Mitsui Knowledge Industry, 2015.