Improved Metabolite Structural Elucidation as a Result of Enhanced Resolution and Mass Accuracy Provided by the Select Series MRT

Význam tématu

Analýza lidského metabolomu poskytuje klíčové informace o zdravotním stavu, průběhu onemocnění a možnostech cílené terapie. V diagnostice i výzkumu metabolomických studií je zásadní dostupnost vysoce přesných a reprodukovatelných hmotnostních dat pro identifikaci biomarkerů. Zlepšení rozlišení a hmotnostní přesnosti významně snižuje riziko chybné anotace neznámých molekul a zvyšuje důvěru ve výsledky biologické interpretace.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotí novou generaci časově-propohových spektrometrů SELECT SERIES MRT firmy Waters při analýze lidských plazmatických vzorků. Cílem bylo demonstrovat:

• zvýšené hmotnostní rozlišení bez omezení citlivosti,
• dlouhodobou stabilitu hmotnostní přesnosti v řádu subppm (ppb),
• schopnost rychlého skenování pro kvalitativní i kvantitativní data s UPLC rozlišením.

Použitá instrumentace

• Spektrometr SELECT SERIES MRT v EFP režimu s prodlouženou dráhou iontů (50 m),
• UPLC systém ACQUITY I-Class PLUS s HILIC kolonkou pro profilační separaci malých molekul,
• elektrosprška ESI pracující v obou polaritách,
• softwarové nástroje pro MSe kontinuu a vysokorychlostní sběr dat.

Použitá metodika

Vzorky plazmy od pacientů s Covid-19 (skupiny mírného a těžkého průběhu) byly extrahovány MTBE metodou pro lipidy a vodnou fázi. Pro lipidy byla použita fázová separace MTBE–methanol–voda a následná rekonstituce v IPA. Vodná fáze byla rekonstituována v MeCN–vodě pro HILIC analýzu. Pro zajištění kvality se aplikoval pool QC vzorek po každých deseti vzorcích. Data se sbírala v kontinuálním MSe režimu s energií 20–40 eV, hmotnostní rozsah 50–2400 m/z a časem skenu 0,1 minuty.

Hlavní výsledky a diskuse

SELECT SERIES MRT dosahuje rozlišení až 224 770 FWHM při zachování citlivosti. Měřená hmotnostní přesnost u vybraných endogenních sloučenin vykázala hodnoty 21–134 ppb. Rychlost sběru až 20 spekter za sekundu umožnila zaznamenat přes 25 datových bodů přes chromatografické špičky dlouhé kolem 6 sekund, což podporuje kvantitativní uplatnění. Díky vysokému rozlišení bylo možné rozlišit izotopické špičky PC (34:2) od koelujících lipidů PC (34:1), což by při nižším rozlišení nebylo možné. Detailní izotopický vzor M+K+ aduktů dále potvrdil složitou složení lipidů.

Přínosy a praktické využití metody

Vyšší hmotnostní rozlišení a subppm přesnost zvyšují spolehlivost databázového vyhledávání a strukturální dedukce neznámých analytů. Rychlé skenování podporuje simultánní kvantitativní i kvalitativní analýzu při UPLC separacích. Metoda je vhodná pro objev biomarkerů, farmakometabolomiku, lipidomiku i další aplikace vyžadující důkladné rozlišení složitých vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení prodloužené dráhy MRT v klinických metabolomických studiích, personalizované medicíně a integraci s iontovou mobilitou pro rozlišení strukturálních izomerů. Další vývoj může zahrnovat pokročilé softwarové nástroje pro automatickou anotaci složitých izotopických vzorů a kombinaci s dalšími separačními technikami.

Závěr

Spektrometr SELECT SERIES MRT přináší zlepšené hmotnostní rozlišení a vysokou přesnost v řádu ppb při zachování citlivosti a rychlosti datového sběru. To umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci metabolitů a lipidů v komplexních biologických vzorcích, a tím podporuje přesné a vysoce výkonné metabolomické studie.

Reference

1. Matyash V., Liebisch G., Kurzchalia T.V., Schevchenko A., Schwudke D. Lipid Extraction by Methyl-Tert-Butyl Ether for High-Throughput Lipidomics. Journal of Lipid Research 49(5):1137–1146, 2008.
2. Fahy E., Subramaniam S., Murphy R.C., Nishijima M., Raetz C.R.H., Shimizu T., Spener F., Van Meer G., Wakelam M.J.O., Dennis E.A. Update of the LIPID MAPS Comprehensive Classification System for Lipids. Journal of Lipid Research 50(Suppl):S9–S14, 2009.