HPLC
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceAgilent Technologies
Význam tématu
Analýza aminokyselin ve spent media je klíčová pro sledování výživných látek v kultivacích buněk a optimalizaci bioprocesů. Umožňuje včas detekovat pokles esenciálních aminokyselin a rozhodovat o výměně média či doplňcích substrátů.
Cíle a přehled studie / článku
Tato studie popisuje kvantitativní metodu pro sledování změn koncentrací 20 aminokyselin ve spent media během kultivace buněk HeLa a HepG2 v DMEM. Použit byl Agilent 1290 Infinity II Bio LC systém s automatizovanou precolumn derivatizací (OPA/FMOC) a dvojitou detekcí DAD a FLD. Dále je demonstrována zkrácená UHPLC metoda pro rychlou analýzu.
Použitá metodika a instrumentace
- Instrumentace:
- Agilent 1290 Infinity II Bio vysokorychlostní pumpa
- Agilent 1290 Infinity II Bio multisampler s programem derivatizace
- Agilent 1290 Infinity II multicolumn termostat
- Agilent 1290 Infinity II diode array detektor (DAD)
- Agilent 1260 Infinity II fluorescenční detektor (FLD) a speciální flow cely
- Derivatizace: precolumn derivatizace OPA pro primární a FMOC pro sekundární aminokyseliny s automatickým mícháním a inkubací v injektoru
- Chromatografie:
- Kolona AdvanceBio AAA (3,0×100 mm, 2,7 µm) s guard kolonkou
- Mobilní fáze A: 10 mM Na₂HPO₄/Na₂B₄O₇ pH 8,2; B: acetonitril/methanol/voda (45:45:10)
- Gradientní eluce: standardní 17 min (0,6 mL/min), rychlá 11 min (1,2 mL/min)
- Detekce: DAD (338 nm/390 nm), FLD (345 nm/455 nm a 265 nm/315 nm) s PMT gain 10
- Vzorky: 10× ředění spent media, přídavek interních standardů (norvalin, sarcin)
Hlavní výsledky a diskuse
- Metoda dosahuje vysoké citlivosti a reprodukovatelnosti; FLD poskytuje lepší odezvu než DAD kromě cystinu, který je kvantifikován z DAD signálu.
- Ve spent media se během růstu buněk prokazatelně spotřebovávají glutamin, serin, arginin a tyrosin, zatímco glycin a alanin se akumulují jako vedlejší produkty metabolismu.
- Zrychlená UHPLC metoda udržuje srovnatelnou kvalitu separace za pouhých osm minut, čímž zkracuje celkový čas analýzy.
Přínosy a praktické využití metody
- Minimalizace manuálních přípravných kroků, snížení rizika chyb operátora a zvýšení throughputu laboratoře.
- Průběžné monitorování klíčových živin umožňuje rychlá rozhodnutí o doplňování média a optimalizaci podmínek kultivace.
- Metoda je využitelná pro QA/QC v biotechnologických provozech, výzkumu biologických léčiv a bioprocesním vývoji.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace online monitorovacích modulů přímo v bioreaktorech pro kontinuální řízení bioprocesu.
- Rozšíření analytiky o další metabolity, vitamíny a biopolymery pro komplexní profilování kultivačního prostředí.
- Využití Big Data a strojového učení pro prediktivní modelování a adaptivní optimalizaci bioprocesů.
Závěr
Automatizovaná precolumn derivatizace na Agilent 1290 Infinity II Bio LC systémě umožňuje spolehlivou, citlivou a rychlou kvantifikaci aminokyselin ve spent media. Metoda podporuje efektivní monitorování bioprocesů a optimalizaci kultivačních podmínek.
Reference
- Yao T., Asayama Y. Animal‐Cell Culture Media: History, Characteristics, and Current Issues. RMB 2017.
- Segeritz C. P., Vallier L. Cell Culture: Growing Cells as Model Systems In Vitro. Academic Press 2017.
- Salazar A., Keusgen M., von Hagen J. Amino Acids in the Cultivation of Mammalian Cells. J. Amino Acids 2016.
- Wu G. Functional Amino Acids in Growth, Reproduction, and Health. Adv. Nutr. 2010.
- Zhou T., Reji R., Kairon R. S., Chiam K. H. Review of Algorithmic Approaches for Cell Culture Media Optimization. Front. Bioeng. Biotechnol. 2023.
- Agilent Technologies. Online Amino Acid Analysis for Spent Media Control. Application Note 5994-4931EN, 2022.
- Agilent Technologies. Comparison of Plant-Based Meat Alternatives and Meat. Application Note 5994-5950EN, 2023.
- Lee K. S., Drescher D. G. Derivatization of Cysteine and Cystine for Fluorescence Amino Acid Analysis With the o-Phthaldialdehyde/2-mercaptoethanol Reagent. JBC 1979.
- Hosios A. M. et al. Amino Acids Rather Than Glucose Account for the Majority of Cell Mass in Proliferating Mammalian Cells. Dev. Cell 2016.
- DeBerardinis R. J. et al. Beyond Aerobic Glycolysis: Transformed Cells Can Engage in Glutamine Metabolism That Exceeds the Requirement for Protein and Nucleotide Synthesis. PNAS 2007.
- Lukey M. J., Katt W. P., Cerione R. A. Targeting Amino Acid Metabolism for Cancer Therapy. Drug Discov. Today 2017.
- da Silva M. R. et al. A Rapid, Simple, and Sensitive Microfluidic Chip Electrophoresis Mass Spectrometry Method for Monitoring Amino Acids in Cell Culture Media. J. Chromatogr. A 2021.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.