IMSC: Identification of Phospholipid Species Implicated in Dementia by Untargeted LC/HRMS and Data Dependent MS/MS

Význam tématu

Alzheimerova choroba jako hlavní příčina demence v populaci starších osob vyžaduje včasnou a spolehlivou biomarkerovou detekci. Molekulární fosfolipidy v plazmě, především různé druhy fosfatidylcholinů, vykazují změny, které korelují s nástupem kognitivního poklesu. Vysoce selektivní a přesné metody pro jejich identifikaci a kvantifikaci mají klíčový význam pro základní i klinický výzkum.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat workflow pro netargetovanou LC-MS/MS analýzu fosfolipidů v lidské plazmě, umožňující jednoznačnou identifikaci mastných kyselin tvořících fosfatidylcholinové molekuly dříve implicované v Alzheimerově chorobě. Porovnání s cílenými infuzními a SRM metodami ukázalo výhody vysokého rozlišení a tandemové fragmentace.

Použitá metodika a instrumentace

• Extraktivní příprava vzorku: Bligh & Dyer pro izolaci lipidové frakce z plazmy
• Chromatografie: Thermo Scientific Dionex UltiMate™ 3000 HPLC, C30 Acclaim™ kolona (2,1 × 150 mm, 3,0 µm), gradientní eluční systém fází A (60:40 ACN/H2O), B (90:10 IPA/ACN), 10 mM NH4HCO2, průtok 260 µL/min, injekce 2 µL, teplota 45 °C
• Spektrometrie: Orbitrap Fusion Lumos Tribrid, rozlišení MS1 120 000 FWHM, HCD MS2/CID MS2 rozlišení 15 000 FWHM, AGC cíle a NCE dle optimalizace pro pozitivní i negativní ionty
• Data processing: LipidSearch 4.1 SP1 pro detekci, porovnání a slučování výsledků z pozitivního a negativního iónového režimu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza odhalila a potvrdila složení více než 67 molekulárních fosfatidylcholinů a 23 lyso-PC, včetně druhů dříve uváděných jako prediktory kognitivního poklesu: PC 14:0_22:6, 18:2_20:4, 18:1_20:5, 16:0_22:6 atd. Vysoce přesné měření m/z a fragmentační vzory HCD/CID jednoznačně rozlišily izomery, které při nízkém rozlišení SRM vedou k falešným pozitivům (např. PC 38:0 vs. 40:7e).

Přínosy a praktické využití metody

Netargetovaná LC-MS/MS analýza s vysokým rozlišením umožňuje komplexní profilaci fosfolipidů v klinických vzorcích bez nutnosti předchozího výběru analyzovaných druhů. Metoda poskytuje spolehlivá data pro biomarkerový výzkum, lépe mapuje lipidomické změny v různých peršpektivách onemocnění a usnadňuje rozvoj personalizované medicíny.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s bioinformatickými nástroji a strojovým učením pro identifikaci diagnostických vzorců
• Automatizace přípravy vzorků a vysokoprůtokové LC-MS workflow pro rozsáhlé studie kohort
• Komplementární multi-omics přístupy (lipidomika, proteomika, metabolomika) pro komplexní pohled na patogenezi AD
• Vývoj standardizovaných databází fragmentačních vzorů fosfolipidů

Závěr

Představené LC-MS/MS workflow s vysokým rozlišením a pokročilým softwarem pro netargetovanou detekci lipidů významně zlepšuje schopnost rozlišit izomerní a isobarické fosfolipidy v lidské plazmě. Tato metoda je robustní a univerzálně použitelná pro výzkum biomarkerů Alzheimerovy choroby i dalších metabolických onemocnění.

Reference

1. Mapstone P. et al. Plasma phospholipids identify antecedent memory impairment in older adults. Nature Medicine. 2014;20(4):415–418.
2. Kiyonami R. et al. Large-scale lipid profiling of a human serum lipidome using a high-resolution, accurate-mass LC/MS/MS approach. Thermo Fisher Scientific Application Note 647. 2016.
3. Kiyonami R. et al. Increased throughput and confidence for lipidomics profiling using comprehensive HCD MS2/MS3 on a Tribrid Orbitrap mass spectrometer. Thermo Fisher Scientific Application Note 648. 2016.