LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Analýza proteomu lidské plazmy je klíčová pro identifikaci nových biomarkerů onemocnění. Variabilita a široký dynamický rozsah koncentrací proteinů v krvi vyžadují robustní, vysoce průchozí a reprodukovatelnou metodu, která zajistí konzistentní výsledky napříč stovkami až tisíci vzorků.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo vyvinout standardizovaný a škálovatelný pracovní postup pro kvantitativní profilování proteinů ve vzorcích lidské plazmy a séra v rozsáhlých kohortách. Klíčové principy zahrnují:
- Automatizovanou přípravu vzorků ve formátu 96 jamek.
- Vysoce průchozí LC–MS analýzu s přednastavenými metodami pro 30, 60 nebo 100 vzorků za den.
- Implementaci kontrol kvality pro sledování stability a citlivosti.
Použitá metodika a instrumentace
Příprava vzorků:
- Automatizace na platformě Hamilton Microlab STARLet s modulem pozitivního tlaku [MPE]2.
- Thermo Scientific EasyPep Mini Mass Spectrometer Sample Prep Kit na 96j jamkovém filtračním formátu.
- Odstranění 12 nejhojnějších proteinů z plazmy spin kolonkami.
- Redukce, alkylace, trypticá digest a purifikace peptidů v automatizovaném režimu (<4,5 h pro 96 vzorků).
Chromatografie a hmotová spektrometrie:
- Evosep One LC systém s přednastavenými gradienty (30/60/100 vzorků/den).
- 8 cm kolona Dr Maisch C18 (100 µm × 8 cm, 3 µm) s EASY-Spray zdrojem.
- Q Exactive HF-X Orbitrap pro datově závislé získávání spekter (DDA).
Kontroly kvality:
- PRTC směs 15 syntetických peptideů pro sledování RT driftů a kvantitativních odchylek.
- HeLa proteinový digest standard pro sledování citlivosti a opakovatelnosti.
- Pooled plazmatické kontroly (zdraví vs. karcinom plic) pro system suitability.
Datová analýza:
- Proteome Discoverer 2.3 pro identifikaci a label-free kvantifikaci (1% FDR).
- Skyline pro vyhodnocení RT, FWHM, obsahu ploch a přesnosti hmotnosti.
- GraphPad Prism 8 pro statistické analýzy.
Hlavní výsledky a diskuse
- Automatizovaná pipetáž: CV 1,0 % vs. manuální 2,4 %, lepší přesnost a opakovatelnost.
- Peptidové výtěže: 72,1 % (automatizace) vs. 68,5 % (spin kolona), nižší CV.
- Chromatografická stabilita: RT posuny <1 % CV, plošné kvantifikace <20 % CV z 100 injekcí.
- Hmotová přesnost: ±3 ppm z 100 opakování PRTC v matrici plazmy.
- Senzitivita: 50 ng HeLa digestu metodou 60 vzorků/den odhalilo ~1 700 proteinů a ~7 500 peptidů, srovnatelné s nanoflow LC.
- Plazmatické kontroly: >200 proteinů z 500 ng depletované plazmy, detekční rozsah minimálně 4 řády velikosti.
- Kohortní studie (4 zdraví, 5 NSCLC): 117 běhů za <2 dny, QC identifikace CV <5 %, korelace R2 >0,95, odhalena heterogenita v plazmě pacientů s rakovinou.
- Potenciální biomarkery: zvýšená exprese SAA4 a SOD1 v plazmě pacientů s plicním karcinomem.
Přínosy a praktické využití metody
- Extrémně vysoká průchozí kapacita (>100 vzorků/den) s minimálními manuálními zásahy.
- Vysoká reprodukovatelnost analýzy a nízká mezivzorková kontaminace (<1 % carry-over).
- Široký dynamický rozsah detekce proteinů.
- Snadná integrace QC protokolů pro system suitability a dlouhodobé studie.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření workflow o značení izobarickými TMT markery pro multiplexní analýzy.
- Adaptace na další Orbitrap nebo Tribrid systémy (Exploris, Tribrid).
- Integrace do klinických studií a populací pro epidemiologii proteomiky.
- Využití v personalizované medicíně a průmyslové QA/QC proteomiky.
Závěr
Auto matizované a standardizované workflow pro vysoce průchozí plazmatickou proteomiku kombinuje rychlou přípravu vzorků, stabilní LC–MS metody a integrované kontroly kvality. Výsledkem je robustní platforma pro kvantitativní biomarker discovery v rozsáhlých klinických kohortách.
Reference
- Bache N. et al. A Novel LC System Embeds Analytes in Pre-formed Gradients for Rapid, Ultra-robust Proteomics. Mol Cell Proteomics. 2018;17(11):2284–2296.
- Cho W.C.S. et al. Serum amyloid A is elevated in the serum of lung cancer patients with poor prognosis. Br J Cancer. 2010;102(12):1731–1735.
- Papa L. et al. SOD1, an unexpected novel target for cancer therapy. Genes Cancer. 2014;5(1-2):15–21.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.