Comprehensive workflow for targeted cell metabolomics using automated sample preparation, HILIC chromatography, LC/TQ, and a statistical analysis software suite

Postery | 2022 | Agilent Technologies | ASMSInstrumentace
Příprava vzorků, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Zaměření
Metabolomika
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Buněčná metabolomika umožňuje detailní sledování změn malomolekulárního složení v biologických vzorcích, což je klíčové pro pochopení biochemických drah, diagnostiku onemocnění a vývoj léčiv. Kombinace automatické přípravy vzorků, robustní chromatografie a citlivé LC/TQ detekce zvyšuje reprodukovatelnost a průchodnost analytických protokolů.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem prezentované práce je vyvinout komplexní a přenosný workflow pro cílenou buněčnou metabolomiku, který zahrnuje:
  • Automatizovanou extrakci polárních metabolitů na platformě Bravo.
  • HILIC chromatografii na sloupci Poroshell 120 HILIC-Z v systému 1290 Infinity II Bio LC.
  • Detekci na trojitém kvadrupólu 6495C LC/TQ s iontovým trychtýřem.
  • Statistickou analýzu dat v softwaru Mass Profiler Professional.

Použitá metodika a instrumentace


Workflow obsahuje tyto hlavní kroky a přístroje:
  • Lyze a okamžité zchlazení (quenching) 1×10⁶ buněk K562.
  • Polarizovaná extrakce na Bravo platformě se SPE kartami a následné vysušení a rekonstituci v 80 % acetonitrilu.
  • HILIC chromatografie s Poroshell 120 HILIC-Z sloupcem, 0,5 mL/min, obousměrná ionizace (pozitivní i negativní mód).
  • Detekce 274 metabolitů v dynamickém MRM režimu na 6495C LC/TQ, databáze vytvářená v MassHunter Optimizer (>500 látek).
  • Integrace dat v MassHunter Quant a následná statistická analýza v Mass Profiler Professional (ANOVA, fold-change).

Hlavní výsledky a diskuse


  • Retenční časy byly reprodukovatelné s RSD <5 % během 11 dní.
  • Při krátkých dobách sběru (<1 ms) bylo detekováno přes 250 metabolitů v buněčné matrici, celkem 274 cílených látek.
  • Citlivost metody dosahuje fmol úrovní na kolonu (13C-fenylalanin lineární od 0,5 do 10 000 ng/mL).
  • PCA analýza a heatmapy prokázaly jasné rozlišení skupin podle přidané koncentrace, RSD nežádaných signálů pod 20 %.
  • Mass Profiler Professional identifikoval přibližně 60 významně diferencovaných metabolitů s možností další normalizace.

Přínosy a praktické využití metody


  • Automatizace zvyšuje reprodukovatelnost a minimalizuje pipetovací chyby.
  • Přenosnost chromatografických podmínek mezi laboratořemi zajišťuje konzistentní výsledky.
  • Široká databáze metabolitů umožňuje flexibilní rozšíření sledovaných drah.
  • Workflow je vhodný pro velkoobjemové studie a rychlý přechod od dat k biologickým závěrům.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace s vysokorozlišovacími analyzátory pro neoznačené profily.
  • Rozšíření databáze o lipidy a posttranslační modifikace proteinů.
  • Implementace real-time QC a pokročilých normalizačních algoritmů.
  • Využití umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci dat.
  • Přizpůsobení workflow pro single-cell metabolomiku.

Závěr


Představený workflow kombinuje automatizovanou extrakci, robustní HILIC chromatografii, citlivou detekci na LC/TQ a rozsáhlou databázi metabolitů s pokročilou statistickou analýzou. Metoda nabízí vysokou průchodnost, reprodukovatelnost a komplexní pokrytí klíčových metabolických drah, což usnadňuje rychlý přechod od experimentálních dat k biologickým závěrům.

Reference


  • Van de Bittner GC a kol. A Comprehensive Workflow for Routine, Automated, Metabolite + Lipid Analysis of Mammalian Cells. Metabolomics Conference Poster, 2020, #74.
  • Yannell KE a kol. Improvements to HILIC Robustness – a Targeted HILIC Metabolomics Method for Routine Analysis. ASMS, 2021.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

An End-to-End Targeted Metabolomics Workflow
An End-to-End Targeted Metabolomics Workflow
2023|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Machine learning statistics with chromatography and high-resolution mass spectrometry aid in combatting illegal logging and trafficking of endangered timber species
Improvements to HILIC Robustness - a Targeted HILIC Metabolomics Method for Routine Analysis
A Comprehensive Untargeted Metabolomics LC/Q-TOF Workflow with an Unknowns Identification Strategy to Identify Plasma Metabolite Shifts in a Mouse Model