IMSC: Facilitate Biomarker Discovery Using Integrated “Omics” Differential Analysis with High Resolution Accurate LC/MS

Význam tématu

Integrované vícevrstvé analytické přístupy „omics“ (lipidomika, proteomika, glykoproteomika) představují moderní nástroj pro objev biomarkerů spojených s onemocněními, jako je diabetes typu 2. Díky současnému sledování stovek až tisíců molekul umožňují komplexní pohled na biochemické dráhy a mechanismy chorob, což vede k rychlejší diagnostice a lepšímu pochopení patogeneze.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na porovnání plazmatického profilu tří diabetických obézních (ZDF) a tří štíhlých krys Zuckerova kmene. Hlavním cílem bylo vyvinout a validovat workflow pro současnou identifikaci a kvantifikaci lipidů, proteinů a glykoproteinů s vysokou přesností a citlivostí.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: extrakce lipidů chloroform–metanol–voda; redukce, alkylace a tryptická digest proteomických/glykoproteomických frakcí; značení TMT sixplex.
• Lipidomika: UHPLC (Dionex UltiMate 3000 RSLC) + Q Exactive HF Orbitrap MS, skenovací režim Full MS 120 000 FWHM, top 15 MS/MS 30 000 FWHM, zpracování LipidSearch 4.1 SP1.
• Proteomika: nanoLC (EASYnLC 1000) + Orbitrap Fusion Lumos, top speed HCD MS/MS (120 000/30 000 FWHM), zpracování Proteome Discoverer.
• Glykoproteomika: obohacení glykopeptidů Retain AX kartáčky, nanoLC + Fusion Lumos EThcD MS/MS a SPS MS³, analýza v Byonic a Proteome Discoverer.

Hlavní výsledky a diskuse

• Lipidomika: identifikováno 750 molekulárních lipidů z 17 tříd; 349 lipidů vykázalo signifikantní změny (p<0,05) v plazmě ZDF krys. Největší nárůst zaznamenaly triglyceridy s více než pětinásobnými hodnotami a zvýšení lyso- a fosfolipidů.
• Proteomika: detekováno přes 400 proteinů v nefrakcionovaných digestech; vybrané proteiny vykazují vyšší či nižší expresi v ZDF plazmě a naznačují zaangažování v zánětlivé reakci a metabolických cestách.
• Glykoproteomika: identifikováno téměř 2000 glykopeptidů; změny glykokonformací, zejména zvýšení high-mannose glykoform pro alfa-1-inhibitoru (místo N321), bez změny celkové hladiny proteinu.

Přínosy a praktické využití metody

Popisované vysoce výkonné workflow umožňuje spolehlivou a paralelní analýzu několika „omics“ vrstev v jediném projektu. Tak lze rychleji ověřovat kandidátní biomarkery a studovat souvislosti mezi lipidovými, proteinovými a glykoproteinovými změnami u onemocnění.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření platformy o další omické disciplíny (metabolomika, transkriptomika) a integrace dat pomocí pokročilé bioinformatiky povede k detailnějšímu mapování molekulárních sítí. V budoucnu lze očekávat personalizovanou medicínu založenou na širokém spektru biomarkerů a umělé inteligenci pro interpretaci složitých dat.

Závěr

Vyvinuté multiplatformní workflow dokázalo současně analyzovat lipidy, proteiny a glykoproteiny s vysokou přesností. Identifikovaná změněná molekulární profilace mezi ZDF a lean skupinou poskytuje cenné informace pro další výzkum biomarkerů diabetu

Reference

– žádné explicitně uvedené –