LipidQuan: A Rapid and Comprehensive Targeted Approach Investigating the Lipidome of Bladder Cancer Subjects

Význam tématu

Lipidová analýza u pacientů s karcinomem močového měchýře odhaluje důležité biologické změny spojené s růstem nádorových buněk a rezistencí na léčbu. Cílené lipidomické přístupy napomáhají objevení nových biomarkerů pro diagnostiku, prognózu a sledování terapie, čímž podporují rozvoj personalizované medicíny a zlepšení péče o pacienty.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo nasadit platformu LipidQuan pro rychlou kvantifikaci přes 400 lipidů v plazmě 6 pacientů s karcinomem močového měchýře a 6 zdravých kontrol. Studie demonstruje rychlou implementaci metodiky z knihovny Quanpedia™, minimalizaci chyb při přenosu metodických parametrů a porovnání lipidového profilu obou skupin za účelem identifikace odlišných lipidových vzorců.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byla použita precipitace bílkovin isopropanolem s vnitřními standardy SPLASH® LIPIDOMIX®. Chromatografický separátor ACQUITY UPLC I-Class s HILIC kolonkou BEH Amide (2,1×100 mm, 1,7 µm) pracoval při 45 °C s gradientem acetonitril/voda s 10 mM acetátem amonným. Analýzu prováděl hmotnostní spektrometr Xevo TQ-XS (nebo TQ-S/TQ-S micro) v režimu MRM pozitivní i negativní ESI. Data se zpracovávala v TargetLynx™ Application Manager a alternativně ve Skyline. Statistické vyhodnocení v SIMCA P+ a MetaboAnalystu.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detekci a kvantifikaci přes 400 jednotlivých lipidů. Vícevýběrová PCA modely jasně odlišily skupinu pacientů od kontrol (R2=0,93, Q2=0,91). VIP skóre a PLS-DA identifikovaly lipidy tří tříd (LPC, PC, SM) jako hlavní činitele rozlišení. Pacienti vykazovali nárůst koncentrací ceramidů, lysofosfatidylcholinů a sfingomyelinů, zatímco plasmalogeny byly významně snížené. Kalibrační křivky s izotopově značenými standardy prokázaly lineárnost (R2>0,97) napříč čtyřmi řády koncentrací.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá implementace metodiky z veřejné knihovny zmírnila potřebu složitého vývoje a školení.
• Vysoká propustnost (8min běh) a robustnost sevřením HILIC separace lipidy podle tříd.
• Možnost kvantifikace stovek lipidů při nízkých nákladech díky využití jediných směsí izotopových standardů.
• Platforma vhodná pro výzkum biomarkerů, diagnostiku i kontrolu kvality v laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace lipidomiky s proteomikou a metabolomikou pro globální pohled na nádorovou biologii. Využití pokročilé datové analýzy a strojového učení ke zlepšení rozlišení izomerů a predikčních modelů. Rozšíření aplikace na další typy rakoviny a biologické matice, včetně moči a tkáňových extraktů. Standardizace workflow pro klinické nasazení.

Závěr

Metoda LipidQuan poskytuje rychlý, citlivý a nákladově efektivní přístup k cílené lipidomice. Umožnila detekci klíčových lipidů spojených s karcinomem močového měchýře a ukázala vynikající reprodukovatelnost a prediktivitu modelů. Tento přístup je perspektivní pro vývoj nových biomarkerů a podpoří personalizovanou péči.

Reference

1. Bladder cancer overview, NHS, staženo 31. 1. 2019.
2. Lee M. Y. a kol. Reprogrammed Lipid Metabolism in Bladder Cancer with Cisplatin Resistance, Oncotarget 2018, 9(17), 13231–13243.
3. Zhou X. a kol. Identification of Plasma Lipid Biomarkers for Prostate Cancer by Lipidomics and Bioinformatics, PLoS One 2012, 7(11).
4. Perrotti F. a kol. Advances in Lipidomics for Cancer Biomarkers Discovery, Int. J. Mol. Sci. 2016, 17(12).
5. Isaac G., Munjoma N. a kol. LipidQuan for Comprehensive and High-Throughput HILIC-based LC-MS/MS Targeted Lipid Quantitation, Waters Corp. Application Note 720006402EN, 2018.
6. Chong J., Wishart D. S., Xia J. Using MetaboAnalyst 4.0 for Comprehensive and Integrative Metabolomics Data Analysis, Curr. Protoc. Bioinformatics 2019, e86.
7. Koivusalo M. a kol. Quantitative Determination of Phospholipid Compositions by ESI-MS: Effects of Acyl Chain Length, Unsaturation, and Lipid Concentration on Instrument Response, J. Lipid Res. 2001, 42(4), 663–672.