Solutions for Infectious Diseases

Význam tématu

Infekční choroby způsobené bakteriemi, viry, houbami a parazity vykazují rostoucí incidenci a představují významnou zátěž pro veřejné zdravotnictví. Rychlá a spolehlivá analytika je klíčová pro prevenci, diagnostiku i vývoj léčiv a vakcín.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem je představit komplexní řešení pro tři fáze boje proti infekčním nemocem: prevenci (avoidance), testování (testing) a péči (care). Článek demonstruje nasazení technik LC-MS, MALDI-TOF MS a GC-MS v oblasti výroby vakcín, identifikace mikroorganismů, vyhledávání biomarkerů a vývoje léčiv.

Použitá instrumentace

• LCMS-9030 Q-TOF LC-MS s Nexera HPLC a kolonkou Shim-pack Scepter HD-C18
• MALDI-8030 benchtop MALDI-TOF MS s matricí CHCA
• Nexis GC-2030 AF GC-FID s HS-20 headspace autosamplerem a kolonkou SH-Rxi-624Sil MS
• LCMS-8060/LCMS-8060NX triple kvadrupólové MS s Nexera X2/Nexera lite UHPLC a kolonkou Phenomenex Aeris C18
• AXIMA Microorganism Identification System pro MALDI-TOF MS
• MDGC/GCMS-2010 multidimenzionální GC-MS
• CLAM-2040 automatizovaný modul přípravy vzorků

Hlavní výsledky a diskuse

• LC-MS Q-TOF separoval a identifikoval 10–60 bazí dlouhé oligonukleotidy s vysokou hmotnostní přesností (≤2,3 ppm).
• MALDI-TOF MS v negativním módu poskytlo čistá spektra syntetických peptidů s minimem solných aduktů.
• Headspace GC-FID umožnilo přesné stanovení obsahu ethanolu a isopropanolu v dezinfekčních prostředcích s vynikající linearitou a opakovatelností.
• LC-MS/MS s DPS a DBS technologiemi sledoval 27 proteinových biomarkerů v lidské krvi a plazmě s nižšími matrickými interferencemi.
• MALDI-TOF MS s proprietární databází dosáhlo vysoké přesnosti identifikace bakteriálních druhů i při vysoké homologii 16S rRNA genů.
• Multidimenzionální GC-MS umožnilo detekci 20 biomarkerů tuberkulózy v komplexním sputu díky eliminaci matričních rušivých vlivů.
• Automatizovaná příprava vzorků CLAM-2040 zvýšila průchodnost LC-MS/MS analýzy remdesiviru a jeho metabolitů a snížila variabilitu metod.
• LC-MS splnil požadavky japonské i evropské farmakopeje při stanovení nečistot dexamethasonu s opakovatelností a přesností v souladu s normami.

Přínosy a praktické využití metody

Díky integraci citlivých hmotnostních spektrometrů a optimalizovaných chromatografických podmínek lze:

• urychlit vývoj a kontrolu kvality vakcín a léčiv,
• zajistit čistotu farmaceutických a dezinfekčních přípravků,
• přesně identifikovat a kvantifikovat biomarkery pro diagnostiku infekcí,
• automatizovat proces přípravy vzorků a minimalizovat riziko chyb.

Budoucí trendy a možnosti využití

Předpokládá se další rozvoj:

• pokročilých softwarových nástrojů a umělé inteligence pro rychlejší vyhodnocení dat,
• integrovaných platforem propojujících automatizaci s IoT a cloudovou analýzou,
• rozšířených databází hmotnostních spekter pro identifikaci nových patogenů,
• miniaturizovaných a přenosných MS systémů pro terénní diagnostiku.

Závěr

Prezentované metody LC-MS, MALDI-TOF MS a GC-MS představují robustní a flexibilní nástroje pro prevenci, diagnostiku a léčbu infekčních onemocnění. Automatizace a pokročilá analytická řešení zvyšují efektivitu, spolehlivost i bezpečnost laboratorních procesů.

Reference

• CDC. Morbidity and Mortality Weekly Report, 2009.
• CDC Wonder NNDSS Annual Tables, 2019.
• Muroi T. et al. Application of MALDI-TOF MS for discrimination of species with conserved 16S rRNA sequences. Pharmaceutical Society of Japan, 2011.