Applying Q Exactive Benchtop Orbitrap LC-MS/MS and SIEVE Software for Cutting Edge Metabolomics and Lipidomics Research

Význam tématu

Metabolomika a lipidomika hrají klíčovou roli při odhalování biochemických změn v organismu, což je zásadní pro identifikaci biomarkerů onemocnění, pochopení patologických mechanismů a rozvoj personalizované medicíny.

Cíle a přehled studie

Tato studie představuje kombinaci benchtop Orbitrap kvadrupolového hmotnostního spektrometru Q Exactive s UHPLC a pokročilým softwarovým paketem (SIEVE, Mass Frontier, TraceFinder) pro vysoce přesnou a robustní analýzu metabolitů a lipidů v různých biologických vzorcích.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém pro rychlou a efektivní chromatografii
• Q Exactive Orbitrap MS s rozlišením 70 000 (full scan) a 35 000 (MS/MS), ESI zdroj
• SIEVE 2.0 pro neřízenou extrakci komponent
• Mass Frontier 7.0 RS1 pro automatickou interpretaci MS/MS spekter
• TraceFinder 2.1 pro cílenou kvantifikaci

Metodika

Metabolity z plazmy se extrahovaly studeným methanolem, vysušily pod dusíkem a rekonstituovaly v 80:20 vodě/methanolu. Lipidy z mitochondrií kvasinek se izolovaly isopropanolem. Analýza probíhala v pozitivním i negativním módu s přesným hmotnostním určením na Orbitrapu. SIEVE detekovalo diferencované komponenty, které byly potvrzeny MS/MS analýzou a následnou strukturální interpretací Mass Frontier.

Hlavní výsledky a diskuse

• V séru obézních ZDF potkanů zvýšené hladiny acylkarnitinů, rozvětvených aminokyselin, fosfolipidů, mastných kyselin a žlučových kyselin (p < 0,001).
• PCA analýza jednoznačně rozlišila vzorky štíhlých a obézních jedinců.
• U kvasinek s KO koenzymu Q pozorovány změny v hladinách sterolů, ceramidů a dalších lipidů oproti WT.

Přínosy a praktické využití

Platforma umožňuje spolehlivou detekci a kvantifikaci endogenních metabolitů a lipidů s minimem falešně pozitivních signálů. Flexibilní workflow usnadňuje objev biomarkerů v biomedicínském výzkumu i v průmyslové QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší využití integrovaných metabolomických a lipidomických přístupů, pokročilá softwareová řešení pro automatizaci interpretace dat, nasazení umělé inteligence pro analýzu komplexních datasetů a rozvoj reálného časového monitorování metabolických změn.

Závěr

Kombinace vysoce rozlišené Orbitrap MS a sofistikovaných softwarových nástrojů poskytuje robustní, citlivý a přesný přístup pro neřízené i cílené studie metabolitů a lipidů, podporující další pokrok v biochemickém výzkumu a klinické aplikaci.

Reference

• Peake DA, Wang J, Huang P, Jochem A, Higbee A, Pagliarini D. Lipid Maps Annual Meeting, 2012.
• Bain JR, Stevens RD, Wenner BR, Ilkayeva O, Muoio DM, Newgard CB. Diabetes. 2009;58:2429–2443.
• Dreyer M, Tarr P, Shahgholi M, Athanas M, Second T. ASMS Conference, 2012.
• Suhre K, Schmidt P. Nucleic Acids Res. 2008;36:W481–W484.