Příprava vzorků, Software, HPLC, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ, LC/SQ
ZaměřeníForenzní analýza a toxikologie, Klinická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
V klinickém výzkumu je klíčové přesně a citlivě kvantifikovat endokrinní a terapeutické látky v biologických matricích. Moderní metody kapalinové chromatografie spojené s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS) poskytují vynikající selektivitu a citlivost, ale vyžadují optimální přípravu vzorků a separaci, aby se potlačily interferující matricové složky, zejména fosfolipidy a podobné nečistoty.
Cíle a přehled studie / článku
Výzkumné práce předkládané v tomto přehledu demonstrují vývoj a validaci metod LC-MS/MS pro široké spektrum analytů: od 25-hydroxyvitaminu D, 1,25-dihydroxyvitaminu D, metanefrinů a steroidních hormonů (estron, estradiol, testosteron, kortisol) až po parathormon (PTH) a imunokosupresiva. Cílem bylo dosáhnout nízkých detekčních a kvantifikačních limitů v rozsahu pg/mL, vynikající lineárity, přesnosti a reprodukovatelnosti a zároveň zkrátit dobu analýzy a minimalizovat spotřebu organických rozpouštědel.
Použitá metodika a instrumentace
- On-line příprava vzorku: TurboFlow™ SPE (Thermo Scientific) pro automatické odsolení, vysrážení proteinů a odstranění fosfolipidů bez offline extrakce.
- Imunoinflorescenční izolace: specifická extrakce PTH a 1,25-dihydroxyvitaminu D pomocí upravených ImmuTube® sloupců.
- Kapalinová chromatografie: krátké kolony Accucore C8, Hypersil GOLD či Hypercarb s filtrací na pevném jádru (solid core) o velikosti částic 1,9–3 µm; multidimenzionální („2D“) separace pro potlačení interferencí.
- Detekce: Triple quadrupole MS (TSQ Vantage, TSQ Quantum Ultra) v režimu SRM/MRM s APCI nebo HESI zdrojem; vysoké rozlišení a přesná hmotnost (Orbitrap Exactive Plus); FAIMS (Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry) pro další eliminační krok interferujících iontů.
- Software a kvantifikace: stabilně značené standardy, TraceFinder™ či Pinpoint™ pro řízení metody, výběr přechodů a výpočet obsahu analyzovaných látek.
Hlavní výsledky a diskuse
- Vitamin D (25-OH D2/D3): LLOQ 2 ng/mL, lineárnost do 100 ng/mL, CV <10 %, analýza za 7,75 min, automatická příprava. Vysoké rozlišení Orbitrapu eliminuje nečistoty a umožňuje full-scan vyhledávání nových variant.
- Metanefriny: IP-SPE + LC-MS/MS s PGC kolonu; LLOQ 6,3 pg/mL (metanefrin), 12,6 pg/mL (normetanefrin), lineárnost stovky pg/mL, CV <11 %.
- Steroidy (estron, estradiol): LLOQ 3,5–4,4 pg/mL bez derivatizace, 6min LC-APCI-MS/MS, CV <12 %. Testosteron: online TurboFlow extrakce a FAIMS, LLOQ 2,5 pg/mL, CV <10 %.
- PTH: MSImmunoanalyza SRM-MSIA s Orbitrap/LTQ pro PTH1–84 a varianty; citlivost v nízkých ng/mL, simultánní objev nových mikroheterogenit.
- 1,25-dihydroxyvitamin D: Imunoextrakce a APPI-LC-MS/MS, LLOQ 5 pg/mL pro D2 i D3, lineárnost do 200 pg/mL, CV <12 %.
- Imunokosupresiva (sirolimus, everolimus, tacrolimus, cyklosporin A): dual-channel TurboFlow-LC-MS/MS, LLOQ 2,5 ng/mL (sirolimus, everolimus, tacrolimus), 25 ng/mL (CyA), lineární rozsah do 50/1250 ng/mL, přesnost <10 %, throughput 21 vzorků/hod.
- Kortisol/kortison v moči: 10min HTLC-MS/MS, LLOQ 0,12/0,20 µg/dL, lineárnost 0,12–20 µg/dL, CV intra/inter <20 %.
Přínosy a praktické využití metody
- Kompletní automatizace přípravy vzorků eliminuje manuální operace a snižuje riziko kontaminace.
- On-line SPE a multidimenzionální LC redukují potřebu offline SPE/LLE, zčasťují spotřebu rozpouštědel a snižují spotřebu těžko dostupných linií antikorů.
- Stable-isotope dilution zajišťuje kvantitativní přesnost i v přítomnosti mírných interferencí.
- High-res mass analyzátory (Orbitrap) a FAIMS přinášejí dodatečnou selektivitu konfirmace a možnost full-scan metabolomiky.
- Metody splňují požadavky klinického výzkumu na nízké limity kvantifikace, reprodukovatelnost a throughput.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další rozšíření multiplexních LC systémů (TLX-4) pro vyšší propustnost až stovky vzorků za hodinu.
- Integrace inteligentního SI-MSIA režimu v biobankách a klinických laboratořích pro simultánní sledování více biomarkerů.
- Využití full-scan vysokého rozlišení a neuronových sítí pro neřízené objevování nových bioindikátorů a zpětnou konfirmaci.
- Nasazení miniaturizovaných či přenosných LC-MS/Mobile-MS pro ambulantní monitorování terapeutických hladin.
Závěr
Popisované LC-MS/MS metody využívající online SPE, imunoextrakci, turbo-flowsystémy, vysoké rozlišení a ion-mobility dosahují vysoké citlivosti a selektivity pro endokrinní a terapeutické látky. Automatizace, nízké LLOQ a robustnost umožňují jejich nasazení v klinickém výzkumu k přesnému monitorování hormonálních a léčebných parametrů.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific TSQ Vantage / Quantum Ultra (triple quadrupole MS/MS)
- Thermo Scientific Exactive Plus Orbitrap
- Thermo Scientific Prelude / Transcend TLX-1/2/4 (TurboFlow SPE-LC)
- Thermo Scientific Surveyor / Accela UHPLC
- Thermo Scientific Hypersil GOLD, Accucore C8/C18, Hypercarb™, Cyclone-P columns
- FAIMS interface
Reference
- He X. a kol. Quantitative Measurement of Plasma Free Metanephrines…J. Chromatogr. B 2011.
- Borges C.R. a kol. Full-length characterization of proteins in human populations…Clin. Chem. 2010.
- Lopez M.F. a kol. Discovery and targeted SRM assay development…J. Proteome Res. 2011.
- He X., Kozak M. Fast and Sensitive LC-APCI-MS/MS Quantitative Analysis of Estrone and Estradiol…Thermo Fisher Sci. App. Note 530 (2013).
- He X., Yuan C., Kozak M. Sample preparation techniques…Thermo Fisher Sci. App. Note 567 (2013).
- Olney T., Silivra O., Nguyen H. Development of a Method for Evaluation of MS Performance in Real Time…Thermo Fisher Sci. PN ASMS13_M003 (2013).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.