SERUM PROTEOMICS OF COVID-19 SAMPLES ANALYSED BY LIQUID CHROMATOGRAPHY AND SELECT SERIESTM CYCLICTM ION MOBILITY MASS SPECTROMETER

Význam tématu

Analýza proteomu séra pacientů s COVID-19 umožňuje identifikovat biomarkery spojené s průběhem onemocnění a podpořit klinickou stratifikaci nemocných. Metoda založená na kapalinové chromatografii v kombinaci s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií se selektivní iontovou mobilitou nabízí vysokou robustnost a reprodukovatelnost požadovanou pro rutinní klinické aplikace.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat proteomické vzorky séra od pacientů s těžkým a mírným průběhem COVID-19. V analytické části byly použity nestrukturované směsi tryptických peptidů z poolovaných vzorků, zachycující reprezentativní skupiny nemocných. Studie hodnotila schopnost metody rozlišit dvě skupiny nemocných pomocí vícerozměrné statistiky.

Použitá metodika a instrumentace

Pro cohortu více než 400 hospitalizovaných dospělých s COVID-19 byly vytvořeny pooly šesti vzorků pro mírné a těžké případy a QC pool. Příprava vzorků zahrnovala:

• Redukci, alkylaci a tryptickou digesci v přítomnosti RapiGest SF surfaktantu.
• Rozředění digesátů a injekci 7× zředěných vzorků na LC systém.

Chromatografie:

• ACQUITY Premier UPLC s CSH C18 kolónou 2.1×100 mm, 1.7 µm, gradient 5–35 % ACN/20 min, 150 µl/min, 55 °C.

Hmotnostní spektrometrie:

• SELECT SERIES Cyclic IMS v režimu HDMSE (alternace nízké a vysoké kolizní energie 20–46 eV, pozitivní ionizace, m/z 50–1990).
• Capilární napětí 2.2 kV, zdroj 100 °C, lockmass [Glu1]-fibrinopeptid B.

Zpracování dat proběhlo v Progenesis QI for Proteomics a ProteinLynx Global Server proti UniProtKB Human s FDR 1 %, následně analýza v MetaboAnalyst 5.0 a TIBCO Spotfire.

Hlavní výsledky a diskuse

Vícerozměrná analýza (PCA) prokázala jasnou separaci skupin těžkého a mírného průběhu COVID-19. Identifikováno bylo 268 proteinových skupin, z nichž statisticky významně diferencované proteiny zahrnovaly:

• C-reaktivní protein (CRP) silně upregulovaný v těžké skupině.
• Glutathion peroxidázu (GPX) významně deplekovanou u vážnějších případů.

QC vzorky vykázaly konzistentní výkon metody (<3 ppm odchylky), což potvrzuje robustnost přístupu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Vysokou kapacitu pro analýzu neodštěpených sérových vzorků s minimální přípravou.
• Robustní kvantifikaci v analytickém režimu LC-MS s iontovou mobilitou.
• Schopnost odhalit biologicky relevantní změny proteomického profilu související se závažností nemoci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další kroky zahrnují rozšíření analýzy na individuální vzorky napříč celou kohortou s bohatou klinickou metadátou. Integrace s genomickými a metabolomickými daty může vést k lepší charakterizaci patofyziologie COVID-19 a identifikaci terapeutických cílů. Vývoj standardizovaných protokolů pro klinickou praxi umožní nasazení této platformy pro rutinní diagnostiku a monitorování.

Závěr

Studie prokázala, že LC-HDMSE s cyklickou iontovou mobilitou je účinný nástroj pro profilování proteomu séra pacientů s COVID-19 a umožňuje rozlišení závažnosti onemocnění na základě selektivních biomarkerů. Metoda vykazuje vysokou citlivost, přesnost a reproducibilitu.

Reference

1. World Health Organization. WHO Coronavirus (COVID-19) Dashboard, 2022.
2. Hughes et al. Waters Application Note 720007414.
3. Lennon et al. J Proteome Res. 2021;20(3):1705–1715.
4. Silva et al. Mol Cell Proteomics. 2006;5(1):144–156.
5. Ali. J Med Virol. 2020;92(11):2409–2411.
6. Taylor & Radding. Front Nutr. 2020;7:143.